JP2018531397A - Optical sensor, system, and method of using the same - Google Patents

Optical sensor, system, and method of using the same Download PDF

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ゲッデス、クリス・ディー.
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Abstract

光センサ、システム、およびその使用方法が提供される。主題のシステムの態様は、感知面と、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導く構成とを有するセンサを含む。主題のセンサ、システム、および方法は、たとえば、ドライアイ疾患の診断に用途を見出す。  Optical sensors, systems, and methods of use thereof are provided. An aspect of the subject system is to direct a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence and to interact with the sensing surface at a second angle of incidence. A sensor having a configuration for guiding an optical signal. The subject sensors, systems, and methods find use, for example, in the diagnosis of dry eye disease.

Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、2015年9月24日に出願された、米国仮特許出願第62/232320号の出願日の優先権の利益を主張し、この出願の開示は、その全体において、参照により本明細書に組み込まれる。本出願はまた、2015年11月11日に出願された、米国仮特許出願第62/254099号の出願日の優先権の利益を主張し、この出願の開示は、その全体において、参照により本明細書に組み込まれる。
Cross-reference of related applications
[0001] This application claims the benefit of priority on the filing date of US Provisional Patent Application No. 62 / 232,320, filed September 24, 2015, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety Is incorporated herein by reference. This application also claims the priority date benefit of US Provisional Patent Application No. 62/254099, filed on November 11, 2015, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety. Incorporated in the description.

[0002]本発明は、たとえば、ドライアイ疾患の診断における、光センサ、システム、およびその使用方法に関する。   [0002] The present invention relates to optical sensors, systems, and methods of use thereof, for example, in the diagnosis of dry eye disease.

[0003]ドライアイ疾患、または乾性角結膜炎(KCS)は、眼科学において最も頻繁に確立された診断の1つである。現在の予想は、米国における約4千万〜6千万の人々がドライアイ症状を呈するとみなしている。ドライアイの発生に関する正確な統計データの欠如は、主として最高水準の診断機器の欠如のためである。しかしながら、症状のある患者が必ずしも容易に特定されないので、より厄介な傾向は、ドライアイの誤診、または早期発見を完全に逃れることである。   [0003] Dry eye disease, or dry keratoconjunctivitis (KCS), is one of the most frequently established diagnoses in ophthalmology. Current expectations assume that about 40-60 million people in the United States will develop dry eye symptoms. The lack of accurate statistical data regarding the occurrence of dry eye is mainly due to the lack of the best diagnostic equipment. However, since symptomatic patients are not always easily identified, a more troublesome trend is to completely avoid dry eye misdiagnosis or early detection.

[0004]より効果的な診断を追求することは、製薬業界によって認識されている事実である、眼科診療のパラダイムを強化することになる。ドライアイを治療するための最初の医療用医薬品が現在市場に現れており、より多くが途上であり、診断するための方法および治療を監視するための方法は、依然として問題のあるままである。   [0004] Pursuing more effective diagnostics will strengthen the ophthalmic practice paradigm, a fact recognized by the pharmaceutical industry. The first ethical drugs for treating dry eye are now on the market, more are on the way, and the methods for diagnosing and monitoring the treatment remain problematic.

[0005]ドライアイを診断し、同時に治療の試みの有効性を監視する「ゴールドスタンダード」テストは、存在しない。1つの一般的な方法は、症状の主観的観察と客観的なテスト(シルマーテスト、染色技法、涙液層破壊時間など)とのマトリックスであり、そのいずれも、ドライアイの検出およびその重症度の測定に特有のものではない。ドライアイを治療することを目的とする最近の医薬品の進歩を考慮すると、診断技術のタイムリーで並行した進歩が必要とされる。   [0005] There is no "gold standard" test that diagnoses dry eye and simultaneously monitors the effectiveness of treatment attempts. One common method is a matrix of subjective observations of symptoms and objective tests (such as Schirmer test, staining technique, tear film destruction time), both of which detect dry eye and its severity It is not unique to the measurement. Considering recent advances in medicines aimed at treating dry eye, timely and parallel advances in diagnostic techniques are required.

[0006]涙の浸透圧、そこに溶解した固形物の程度は、ドライアイの存在および重症度の指標として、この分野の専門家によって広く受け入れられている。涙液浸透圧の測定に最も一般的に関連する器具は、浸透圧計であるが、技術的な限界が、涙液浸透圧計の使用を主に研究環境に制限してきた。   [0006] Tear osmotic pressure, and the degree of solids dissolved therein, is widely accepted by experts in the field as an indicator of the presence and severity of dry eye. The instrument most commonly associated with tear osmometry is the osmometer, but technical limitations have limited the use of the tear osmometer primarily to the research environment.

[0007]浸透圧計は、水などの液体中の溶解した溶質の濃度を測定するデバイスである。浸透圧計は、他の分野で広く使用されているが、浸透圧計は、医療においては、とりわけ毒物学におけるオスモルギャップおよび外傷の症例を決定すること、マンニトール治療注入を監視すること、および外科的処置における灌注流体によるグリシン摂取における吸収を監視することなどの用途において使用される。   [0007] An osmometer is a device that measures the concentration of dissolved solutes in a liquid such as water. Osmometers are widely used in other fields, but osmometers are used in medicine to determine osmolar gaps and trauma cases, especially in toxicology, to monitor mannitol therapy infusions, and surgical procedures Used in applications such as monitoring absorption in glycine uptake by irrigation fluids.

[0008]涙液浸透圧を測定することに対するこの技術の適合性にもかかわらず、現在のデバイスは、臨床環境におけるそれらの広範な使用を妨げる特定の制限を呈する。最も一般的な問題は、サンプルサイズに関係がある。   [0008] Despite the suitability of this technique for measuring tear osmotic pressure, current devices present certain limitations that prevent their widespread use in clinical environments. The most common problem is related to sample size.

[0009]ほぼすべての市販の浸透圧計は、ミリリットルサイズのサンプルを測定するように設計される(そしておそらく技術的に制限される)。患者から抽出された涙サンプルは、ナノリットル体積である傾向にあり、問題をさらに複雑にする傾向にあり、ドライアイ患者は、一般に、より少ない涙を有し、サンプルの取扱をさらにより困難にする。ナノリットルサンプルサイズを測定するように設計された浸透圧計は、市販されておらず、臨床環境での実用には扱いにくすぎる。その結果、開業眼科医は、この一般的な状態を正確に検出するために、危険な方法論と不十分なツールとを委ねられている。   [0009] Almost all commercially available osmometers are designed (and probably technically limited) to measure milliliter sized samples. Tear samples extracted from patients tend to be nanoliter volumes and tend to further complicate the problem, and dry eye patients generally have fewer tears and make sample handling even more difficult To do. Osmometers designed to measure nanoliter sample sizes are not commercially available and are too cumbersome for practical use in a clinical environment. As a result, practitioner ophthalmologists are entrusted with dangerous methodologies and insufficient tools to accurately detect this general condition.

[0010]ドライアイ疾患は、涙液膜の3つの成分、すなわち、脂質層、水層、およびムチン層のうちの1つまたは複数の製造の減少によって特徴付けられる複雑な一群の疾患である。涙液膜成分の1つにおける欠乏は、涙液膜の安定性の損失を招く場合がある。正常な視力は、湿った眼の表面に依存し、十分な品質の涙、涙液膜の正常な組成、規則的な瞬き、および正常な瞼の閉鎖を前提条件として必要とする。治療されないままである場合、ドライアイ症候群は、結膜および角膜上皮における進行性の病変、不快感、角膜潰瘍を引き起こす場合があり、最終的には失明さえ招く場合がある。   [0010] Dry eye disease is a complex group of diseases characterized by a reduction in the production of one or more of the three components of the tear film, namely the lipid layer, the aqueous layer, and the mucin layer. A deficiency in one of the tear film components may lead to a loss of tear film stability. Normal vision depends on the surface of the wet eye and requires preconditions of sufficient quality tears, normal composition of the tear film, regular blinks, and normal eyelid closure. If left untreated, dry eye syndrome can cause progressive lesions in the conjunctiva and corneal epithelium, discomfort, corneal ulcers, and ultimately even blindness.

[0011]標準的な治療は、人間の涙液膜を模倣するか、涙液膜のより高度な低浸透圧バージョンを提示することを試みる、涙置換療法である。残念なことに、ドライアイ症候群は、軽度な段階を越えて進行するので、この一般的な療法は、効果が少なくなる。さらに、これらの治療は、ドライアイの病因に対処しない。   [0011] The standard treatment is tear replacement therapy, which attempts to mimic the human tear film or to present a more advanced hypotonic version of the tear film. Unfortunately, this general therapy is less effective because dry eye syndrome progresses beyond a mild stage. Furthermore, these treatments do not address the pathogenesis of dry eye.

[0012]ドライアイを引き起こす正確なメカニズムは、現在知られておらず、長年にわたって議論の対象となっている。最近、いくつかの異なるメカニズムがドライアイの可能性のある病因として提案されているが、一般的なイデオロギーでは、ドライアイは、通常、眼の表面を潤滑する涙液膜の品質の問題によって引き起こされる。より最近の研究は、ドライアイが、老化によるホルモン状態の低下(閉経後の女性においてより顕著である)の結果である可能性がある、または、眼の表面の免疫ベースの後天的な炎症状態を有する場合があることを示唆している。ドライアイ症状の他の原因は、特定の薬剤(たとえば、抗ヒスタミン薬、ベータ遮断薬)、特定の全身性炎症性疾患(たとえば、リウマチ性関節炎)との関連、機械的原因(たとえば、不完全な瞼の閉鎖)、感染性の原因(たとえば、ウイルス感染)、および特定の神経学的原因(たとえば、LASIK処置)から生じる場合がある。ドライアイの可能性のある病因要因の最近の知識の増加にもかかわらず、適切な診断基準、客観的診断テストの具体的な目的、診断において果たされる主観的症状の役割、および結果の解釈について合意が欠如している。   [0012] The exact mechanism that causes dry eye is currently unknown and has been the subject of debate for many years. Recently, several different mechanisms have been proposed as possible etiology of dry eye, but in general ideology, dry eye is usually caused by problems with the quality of the tear film that lubricates the surface of the eye It is. More recent studies have shown that dry eye may be the result of hormonal state decline due to aging (more pronounced in postmenopausal women) or an immune-based acquired inflammatory state of the ocular surface Suggests that you may have Other causes of dry eye symptoms include certain drugs (eg, antihistamines, beta blockers), association with certain systemic inflammatory diseases (eg, rheumatoid arthritis), mechanical causes (eg, incomplete Closure), infectious causes (eg, viral infections), and certain neurological causes (eg, LASIK treatment). Despite recent increases in knowledge of the possible etiology of dry eye, appropriate diagnostic criteria, specific objectives of objective diagnostic tests, the role of subjective symptoms in diagnosis, and interpretation of results There is a lack of agreement.

[0013]ドライアイの症状は、個人によって大きく異なる。ほとんどの患者は、異物感と、灼熱感と、一般的な眼の不快感を訴える。不快感は、典型的には、かゆみ、乾燥、痛み、ざらつき、疼き、または灼熱感として説明される。角膜は、知覚神経線維が豊富に供給されるので、不快感は、ドライアイの特徴である。   [0013] Symptoms of dry eye vary greatly from individual to individual. Most patients complain of a foreign body sensation, burning sensation, and general eye discomfort. Discomfort is typically described as itching, dryness, pain, roughness, itching, or a burning sensation. Since the cornea is rich in sensory nerve fibers, discomfort is a feature of dry eye.

[0014]その高い有病率にもかかわらず、ドライアイは、必ずしも診断するのが容易ではない。大多数の患者は、軽度から中度の重症度の症状を有する。これらの患者は、本当に不快感に悩まされているが、ドライアイの客観的な兆候が見落とされることがあり、適切な診断がなければ、患者は、この状態が正当化する手当てと治療とを受けない場合がある。ドライアイの兆候および症状は、感染性、アレルギー性、または刺激性の結膜炎などの他の状態の証拠として誤解される場合がある。診断におけるこれらの合併症を考慮すると、ドライアイの診断率は、約20%であると推定される。   [0014] Despite its high prevalence, dry eye is not always easy to diagnose. The majority of patients have mild to moderate severity symptoms. Although these patients are truly suffering from discomfort, objective signs of dry eye may be overlooked, and without proper diagnosis, the patient can be treated and treated justified by this condition. You may not receive it. The signs and symptoms of dry eye may be misinterpreted as evidence of other conditions such as infectious, allergic, or irritating conjunctivitis. Considering these complications in the diagnosis, the dry eye diagnosis rate is estimated to be about 20%.

[0015]ドライアイの診断は、典型的には、臨床検査から始まる。シルマーテストが通常実行され、シルマーテストでは、下眼瞼の中央と横方向3分の1との間の接合部に、標準化された濾紙のストリップが配置される。5分後に5ミリメートル未満が湿っていた場合、水性の涙の欠乏が存在すると信じる理由が存在する。テストは、迅速で、安価で、結果がすぐに利用できるが、粗い推定のみを提供し、中度のドライアイにおいて信頼できない。   [0015] Diagnosis of dry eye typically begins with a laboratory test. A Schirmer test is typically performed, in which a standardized strip of filter paper is placed at the junction between the middle of the lower eyelid and the lateral third. If less than 5 millimeters is wet after 5 minutes, there is a reason to believe that there is a lack of aqueous tears. The test is quick, inexpensive, and the results are readily available, but it only provides a rough estimate and is not reliable in moderate dry eyes.

[0016]染料染色は、フルオレセインまたはローズベンガルのいずれかを用いてドライアイを診断する別の方法であり、訓練された医師は、スリットランプ観察の下で乾燥を示すパターンを探すことができる。別のテストである涙液分裂時間は、涙液膜の安定性の尺度である。正常な涙液膜は、約10秒後に分裂し始め、この時間は、ドライアイの患者では減少する。   [0016] Dye staining is another method of diagnosing dry eye using either fluorescein or rose bengal, and trained physicians can look for patterns that show dryness under slit lamp observation. Another test, tear division time, is a measure of tear film stability. Normal tear film begins to divide after about 10 seconds, and this time decreases in dry eye patients.

[0017]涙液浸透圧を測定する際に一般的に使用される浸透圧計は、1960年代に開発されたClifton直読ナノリットル浸透圧計(Clifton Technical Physics、ハートフォード、ニューヨーク)である。必ずしも当初は涙液を測定する際に使用することを意図されたものではないが、溶液のナノリットル体積を測定することができる数少ない器具の1つであり、眼科への道を見い出した。   [0017] An osmometer commonly used in measuring tear osmotic pressure is the Clifton Direct Reading Nanoliter Osmometer developed in the 1960s (Clifton Technical Physics, Hartford, NY). Although not necessarily originally intended for use in measuring tears, it is one of the few instruments that can measure the nanoliter volume of a solution and has found a way to ophthalmology.

[0018]Clifton浸透圧計は、長年にわたって限られた量で生産され、研究所の外では日常的に使用されていない。それは、凝固点降下と呼ばれる周知の測定技法に基づく。Clifton浸透圧計は、凝固点降下を測定することによって、サンプルの浸透圧を測定する。凝固点降下測定では、水(通常0℃で凍結する)は、溶解した溶質の存在下でその凝固点の低下を経験し、その数学的関係は、Raoultの法則によって定義される。   [0018] Clifton osmometers have been produced in limited quantities over the years and are not routinely used outside the laboratory. It is based on a well-known measurement technique called freezing point depression. The Clifton osmometer measures the osmotic pressure of a sample by measuring the freezing point depression. In freezing point depression measurements, water (usually frozen at 0 ° C.) experiences a decrease in its freezing point in the presence of dissolved solutes, the mathematical relationship of which is defined by Raoul's law.

[0019]テストは、正確であり得るが、測定を行う非常に熟練した作業者を必要とする。テストは、顕微鏡下で涙滴の部分体積を調べることによって凝固点温度の低下を監視する。その限界と利用可能性の欠如とのために、ほんの僅かのユニットしか現場に残っていないように思われる。さらに、各測定は、15分よりもかかる場合があり、それは、小さいサンプル体積と相まって、Clifton浸透圧計の使用を非常に面倒で不便なプロセスにする。ユニットが利用可能であっても、必要とされる時間量および必要とされる操作スキルは、忙しい診療所またはクリニックには受け入れられない。   [0019] The test may be accurate, but requires a highly skilled operator to make the measurement. The test monitors the drop in freezing point temperature by examining the partial volume of the teardrop under a microscope. Because of its limitations and lack of availability, it seems that only a few units remain in the field. Furthermore, each measurement can take more than 15 minutes, coupled with a small sample volume, making the use of the Clifton osmometer a very tedious and inconvenient process. Even though the unit is available, the amount of time required and the operational skills required are not acceptable to a busy clinic or clinic.

[0020]ドライアイ疾患のための治療努力を診断し、監視することができる簡単で正確なセンサおよびシステムが必要とされる。   [0020] There is a need for simple and accurate sensors and systems that can diagnose and monitor therapeutic efforts for dry eye disease.

[0021]光センサ、システム、およびその使用方法が提供される。主題のシステムの態様は、感知面と、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導く構成とを有するセンサを含む。主題のセンサ、システム、および方法は、たとえば、ドライアイ疾患の診断に用途を見出す。   [0021] Optical sensors, systems, and methods of use thereof are provided. An aspect of the subject system is to direct a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence and to interact with the sensing surface at a second angle of incidence. A sensor having a configuration for guiding an optical signal. The subject sensors, systems, and methods find use, for example, in the diagnosis of dry eye disease.

[0022]本発明の態様は、感知面を備えるセンサを含み、センサは、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成される。いくつかの実施形態では、センサは、複数のファセットを備える。いくつかの実施形態では、センサは、円錐台状の凹形状を有する。いくつかの実施形態では、センサは、内部表面上の複数のファセットと、外部表面上の複数のファセットとを備える。いくつかの実施形態では、センサは、内部表面上の2つのファセットと、外部表面上の4つのファセットとを備える。いくつかの実施形態では、感知面は、センサの中央部に配置される。いくつかの実施形態では、感知面は、被覆領域と非被覆領域とを備える。いくつかの実施形態では、被覆領域は、貴金属を備える半透明膜を備える。いくつかの実施形態では、貴金属は、金、銀、アルミニウム、白金、またはパラジウムである。いくつかの実施形態では、半透明膜は、約0.5nm〜約200nmの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、半透明膜は、約45nm〜約50nmの厚さを有する。いくつかの実施形態では、被覆領域は、センサと半透明膜との間に配置された接着層を備える。いくつかの実施形態では、接着層は、約0.5nm〜約200nmの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、接着層は、約45nm〜約50nmの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、接着層は、クロム、二酸化チタン、一酸化チタン、二酸化ケイ素、および一酸化ケイ素から選択された材料を備える。いくつかの実施形態では、接着層は、センサの屈折率とは異なる屈折率を有する。いくつかの実施形態では、第1の入射角は、約40度〜約70度の範囲である。いくつかの実施形態では、第1の入射角は、約40度〜約45度の範囲である。いくつかの実施形態では、第1の入射角は、約42度である。いくつかの実施形態では、第2の入射角は、約40度〜約70度の範囲である。いくつかの実施形態では、第2の入射角は、約62度〜約67度の範囲である。いくつかの実施形態では、第2の入射角は、約64度である。いくつかの実施形態では、センサは、滅菌に適合される。   [0022] Aspects of the invention include a sensor comprising a sensing surface, wherein the sensor directs a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence and the sensing surface at a second angle of incidence. Configured to direct the second optical signal to interact with the. In some embodiments, the sensor comprises a plurality of facets. In some embodiments, the sensor has a frustoconical concave shape. In some embodiments, the sensor comprises a plurality of facets on the inner surface and a plurality of facets on the outer surface. In some embodiments, the sensor comprises two facets on the inner surface and four facets on the outer surface. In some embodiments, the sensing surface is located in the center of the sensor. In some embodiments, the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area. In some embodiments, the coated region comprises a translucent film comprising a noble metal. In some embodiments, the noble metal is gold, silver, aluminum, platinum, or palladium. In some embodiments, the translucent film has a thickness in the range of about 0.5 nm to about 200 nm. In some embodiments, the translucent film has a thickness of about 45 nm to about 50 nm. In some embodiments, the covered region comprises an adhesive layer disposed between the sensor and the translucent film. In some embodiments, the adhesion layer has a thickness in the range of about 0.5 nm to about 200 nm. In some embodiments, the adhesion layer has a thickness in the range of about 45 nm to about 50 nm. In some embodiments, the adhesion layer comprises a material selected from chromium, titanium dioxide, titanium monoxide, silicon dioxide, and silicon monoxide. In some embodiments, the adhesive layer has a refractive index that is different from the refractive index of the sensor. In some embodiments, the first angle of incidence ranges from about 40 degrees to about 70 degrees. In some embodiments, the first angle of incidence ranges from about 40 degrees to about 45 degrees. In some embodiments, the first angle of incidence is about 42 degrees. In some embodiments, the second angle of incidence ranges from about 40 degrees to about 70 degrees. In some embodiments, the second angle of incidence ranges from about 62 degrees to about 67 degrees. In some embodiments, the second angle of incidence is about 64 degrees. In some embodiments, the sensor is adapted for sterilization.

[0023]いくつかの実施形態では、センサは、光学シャーシをさらに備え、光学シャーシは、光信号生成構成要素と、検出構成要素と、プロセッサと、コントローラと、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第1の臨界角信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第1の臨界角信号の画像を生成させ、生成された画像上の第1の臨界角信号の最大値のピクセル位置を決定させ、第2の臨界角信号を生成するために第1の入射角で感知表面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第2の臨界角信号の画像を生成させ、生成された画像上の第2の臨界角信号の最大値のピクセル位置を決定させ、臨界角デルタピクセル値を決定するために第1および第2の臨界角信号の最大値のピクセル位置を比較させる命令を備えるコンピュータ可読媒体とを備える。いくつかの実施形態では、感知面は、被覆領域と非被覆領域とを備え、第1および第2の臨界角信号は、非被覆領域から生成される。   [0023] In some embodiments, the sensor further comprises an optical chassis, the optical chassis having an optical signal generation component, a detection component, a processor, a controller, and a controller when executed by the processor. Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at a first angle of incidence to generate a first critical angle signal, and using the detection component, the first critical angle Generating an image of the signal, determining a maximum pixel position of the first critical angle signal on the generated image, and interacting with the sensing surface at a first angle of incidence to generate a second critical angle signal; Directing an optical signal having a second wavelength to act, generating an image of the second critical angle signal using the detection component, and a maximum value of the second critical angle signal on the generated image Let's determine the pixel position of the critical angle And a computer-readable medium comprising instructions for comparing the pixel position of the maximum of the first and second critical angle signal to determine the Rutapikuseru value. In some embodiments, the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area, and the first and second critical angle signals are generated from the uncovered area.

[0024]いくつかの実施形態では、センサは、光学シャーシをさらに備え、光学シャーシは、光信号生成構成要素と、検出構成要素と、プロセッサと、コントローラと、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第1の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第1のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第1のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第2のSPR信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第2のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第1のSPRデルタピクセル値を決定するために第1および第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を比較させる命令を備えるコンピュータ可読媒体とを備える。   [0024] In some embodiments, the sensor further comprises an optical chassis, the optical chassis having an optical signal generation component, a detection component, a processor, a controller, and a controller when executed by the processor. Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at a first angle of incidence to generate a first surface plasmon resonance (SPR) signal, and using a detection component Generating an image of one SPR signal, determining a minimum pixel position of the first SPR signal on the generated image, and generating a second SPR signal at a first angle of incidence with the sensing surface Directing an optical signal having a second wavelength to interact and generating an image of the second SPR signal using the detection component, and generating a minimum value of the second SPR signal on the generated image Pixel position It is determined, and a computer-readable medium comprising instructions for comparing the pixel position of the minimum value of the first and second SPR signal to determine the first SPR delta pixel value.

[0025]いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第3のSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第3のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第3のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第4のSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第4のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第2のSPRデルタピクセル値を決定するために第3および第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を比較させる命令をさらに備える。   [0025] In some embodiments, the computer readable medium, when executed by a processor, causes the controller to interact with the sensing surface at a second angle of incidence to generate a third SPR signal. Directing an optical signal having a wavelength of 1 and using a detection component to generate an image of a third SPR signal, determining a minimum pixel location of the third SPR signal on the generated image; An optical signal having a second wavelength is guided to interact with the sensing surface at a second angle of incidence to generate a fourth SPR signal, and an image of the fourth SPR signal using a detection component , Determine the pixel position of the minimum value of the fourth SPR signal on the generated image, and determine the pixel value of the minimum value of the third and fourth SPR signals to determine the second SPR delta pixel value Compare positions Further comprising a decree.

[0026]いくつかの実施形態では、感知面は、被覆領域と非被覆領域とを備え、SPR信号は、被覆領域から生成される。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第1の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために第1の入射角で感知面の被覆領域と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第1のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第1のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第2のSPR信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第2のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第1のSPRデルタピクセル値を決定するために第1および第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を比較させる命令をさらに備える。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第3のSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第3のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第3のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第4のSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第4のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第2のSPRデルタピクセル値を決定するために第3および第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を比較させる命令をさらに備える。   [0026] In some embodiments, the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area, and the SPR signal is generated from the covered area. In some embodiments, the computer readable medium, when executed by the processor, interacts with the coated area of the sensing surface at a first angle of incidence to generate a first surface plasmon resonance (SPR) signal to the controller. Directing an optical signal having a first wavelength to act, generating an image of the first SPR signal using a detection component, and a pixel of the minimum value of the first SPR signal on the generated image An optical signal having a second wavelength is guided to interact with the sensing surface at a first angle of incidence to determine a position and to generate a second SPR signal, and a second component is used using the detection component. First and second SPR signals to generate a first SPR delta pixel value and to generate a first SPR delta pixel value. Minimum of Further comprising instructions for comparing the pixel position. In some embodiments, the computer readable medium, when executed by the processor, causes the controller to interact with the sensing surface at a second angle of incidence to generate a third SPR signal. And a detection component is used to generate an image of the third SPR signal, a minimum pixel location of the third SPR signal on the generated image is determined, and a fourth Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at a second angle of incidence to generate an SPR signal, and using a detection component to generate an image of the fourth SPR signal; Determining the minimum pixel position of the fourth SPR signal on the generated image and comparing the minimum pixel position of the third and fourth SPR signals to determine the second SPR delta pixel value Instruction Further comprising.

[0027]いくつかの実施形態では、光信号生成構成要素は、レーザまたは発光ダイオード(LED)を備える。いくつかの実施形態では、レーザまたはLEDは、可視光または赤外光を放射する。いくつかの実施形態では、レーザまたはLEDは、約400nm〜約1000nmの範囲の波長を有する光を放射する。いくつかの実施形態では、レーザまたはLEDは、約855nmの波長を有する光を放射するように構成される。いくつかの実施形態では、レーザまたはLEDは、約950nmの波長を有する光を放射するように構成される。いくつかの実施形態では、光学シャーシは、1つまたは複数の光信号操作構成要素をさらに備える。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、画像センサを備える。いくつかの実施形態では、画像センサは、電荷結合デバイス(CCD)カメラ、またはサイエンティフィック相補型金属酸化膜半導体(sCMOS)カメラである。いくつかの実施形態では、画像センサは、アクティブピクセルセンサ(APS)である。いくつかの実施形態では、センサは、センサを光学シャーシに取り外し可能に結合するように構成された複数の保持取り付け具をさらに備える。いくつかの実施形態では、センサは、センサを光学シャーシに整列させるように構成された整列構成要素をさらに備える。いくつかの実施形態では、整列構成要素は、テーパ付きセンタリング構成要素を備える。いくつかの実施形態では、センサは、複数の運動学的取り付け構成要素をさらに備える。   [0027] In some embodiments, the optical signal generation component comprises a laser or a light emitting diode (LED). In some embodiments, the laser or LED emits visible or infrared light. In some embodiments, the laser or LED emits light having a wavelength in the range of about 400 nm to about 1000 nm. In some embodiments, the laser or LED is configured to emit light having a wavelength of about 855 nm. In some embodiments, the laser or LED is configured to emit light having a wavelength of about 950 nm. In some embodiments, the optical chassis further comprises one or more optical signal manipulation components. In some embodiments, the detection component comprises an image sensor. In some embodiments, the image sensor is a charge coupled device (CCD) camera or a scientific complementary metal oxide semiconductor (sCMOS) camera. In some embodiments, the image sensor is an active pixel sensor (APS). In some embodiments, the sensor further comprises a plurality of retention fixtures configured to removably couple the sensor to the optical chassis. In some embodiments, the sensor further comprises an alignment component configured to align the sensor with the optical chassis. In some embodiments, the alignment component comprises a tapered centering component. In some embodiments, the sensor further comprises a plurality of kinematic attachment components.

[0028]本発明の態様は、(i)非被覆領域を備える感知面を備えるセンサと、ここにおいて、センサが、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成される、(ii)光信号生成構成要素と、検出構成要素と、プロセッサと、コントローラと、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第1の臨界角信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第1の臨界角信号の画像を生成させ、生成された画像上の第1の臨界角信号のピクセル位置を決定させ、第2の臨界角信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第2の臨界角信号の画像を生成させ、生成された画像上の第2の臨界角信号のピクセル位置を決定させ、臨界角デルタピクセル値を決定するために第1および第2の臨界角信号のピクセル位置を比較させる命令を備えるコンピュータ可読媒体とを備える光学シャーシとを備えるシステムを含む。いくつかの実施形態では、感知面は、被覆領域と非被覆領域とを備え、第1および第2の臨界角信号は、非被覆領域から生成される。   [0028] Aspects of the invention include: (i) a sensor comprising a sensing surface comprising an uncovered region, wherein the sensor transmits a first optical signal such that the sensor interacts with the sensing surface at a first angle of incidence. (Ii) an optical signal generation component, a detection component, a processor, a controller configured to direct and direct a second optical signal to interact with the sensing surface at a second angle of incidence; When executed by a processor, causes a controller to direct an optical signal having a first wavelength to interact with a sensing surface at a first angle of incidence to generate a first critical angle signal, and a detection component To generate an image of a first critical angle signal, determine a pixel position of the first critical angle signal on the generated image, and generate a first critical angle signal to generate a second critical angle signal Having a second wavelength to interact with the sensing surface at an angle Directing the signal and using the detection component to generate an image of the second critical angle signal, determining a pixel position of the second critical angle signal on the generated image, and determining a critical angle delta pixel value And an optical chassis comprising a computer readable medium comprising instructions for comparing the pixel positions of the first and second critical angle signals. In some embodiments, the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area, and the first and second critical angle signals are generated from the uncovered area.

[0029]本発明の態様は、(i)被覆領域を備える感知面を備えるセンサと、ここにおいて、センサが、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成される、(ii)光信号生成構成要素と、検出構成要素と、プロセッサと、コントローラと、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第1の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第1のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第1のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第2のSPR信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第2のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、SPRデルタピクセル値を決定するために第1および第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を比較させる命令を備えるコンピュータ可読媒体とを備える光学シャーシとを備えるシステムを含む。   [0029] Aspects of the invention provide (i) a sensor comprising a sensing surface with a coated region, wherein the sensor directs a first optical signal such that the sensor interacts with the sensing surface at a first angle of incidence. (Ii) an optical signal generation component, a detection component, a processor, a controller, and a processor configured to direct a second optical signal to interact with the sensing surface at a second angle of incidence. The controller directs an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at a first angle of incidence to generate a first surface plasmon resonance (SPR) signal, A detection component is used to generate an image of the first SPR signal, to determine a minimum pixel location of the first SPR signal on the generated image, and to generate a second SPR signal. Interact with the sensing surface at an incident angle of 1 And directing an optical signal having a second wavelength to generate an image of the second SPR signal using the detection component, and a minimum pixel location of the second SPR signal on the generated image And an optical chassis comprising a computer readable medium comprising instructions for comparing the minimum pixel position of the first and second SPR signals to determine the SPR delta pixel value.

[0030]いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第3のSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第3のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第3のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第4のSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第4のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第2のSPRデルタピクセル値を決定するために第3および第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を比較させる命令をさらに備える。   [0030] In some embodiments, the computer readable medium, when executed by a processor, causes the controller to interact with the sensing surface at a second angle of incidence to generate a third SPR signal. Directing an optical signal having a wavelength of 1 and using a detection component to generate an image of a third SPR signal, determining a minimum pixel location of the third SPR signal on the generated image; An optical signal having a second wavelength is guided to interact with the sensing surface at a second angle of incidence to generate a fourth SPR signal, and an image of the fourth SPR signal using a detection component , Determine the pixel position of the minimum value of the fourth SPR signal on the generated image, and determine the pixel value of the minimum value of the third and fourth SPR signals to determine the second SPR delta pixel value Compare positions Further comprising a decree.

[0031]いくつかの実施形態では、感知面は、被覆領域と非被覆領域とを備え、SPR信号は、被覆領域から生成される。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第1の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために第1の入射角で感知面の被覆領域と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第1のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第1のSPRの最小値のピクセル位置を決定させ、第2のSPR信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第2のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第1のSPRデルタピクセル値を決定するために生成された画像上の第1および第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を比較させる命令をさらに備える。   [0031] In some embodiments, the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area, and the SPR signal is generated from the covered area. In some embodiments, the computer readable medium, when executed by the processor, interacts with the coated area of the sensing surface at a first angle of incidence to generate a first surface plasmon resonance (SPR) signal to the controller. Directing an optical signal having a first wavelength to act and using the detection component to generate an image of the first SPR signal, and the pixel position of the minimum value of the first SPR on the generated image And determining an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at a first angle of incidence to generate a second SPR signal and using the detection component to Generating an image of the SPR signal, determining a minimum pixel location of the second SPR signal on the generated image, and determining the first and the first SPR delta pixel values on the generated image; Second S Further comprising instructions for comparing the pixel position of the minimum value of the R signal.

[0032]いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されたとき、コントローラに、第3のSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第3のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第3のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第4のSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、検出構成要素を使用して第4のSPR信号の画像を生成させ、生成された画像上の第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、第2のSPRデルタピクセル値を決定するために第3および第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を比較させる命令をさらに備える。   [0032] In some embodiments, the computer-readable medium, when executed by a processor, causes the controller to interact with the sensing surface at a second angle of incidence to generate a third SPR signal. Directing an optical signal having a wavelength of 1 and using a detection component to generate an image of a third SPR signal, determining a minimum pixel location of the third SPR signal on the generated image; An optical signal having a second wavelength is guided to interact with the sensing surface at a second angle of incidence to generate a fourth SPR signal, and an image of the fourth SPR signal using a detection component , Determine the pixel position of the minimum value of the fourth SPR signal on the generated image, and determine the pixel value of the minimum value of the third and fourth SPR signals to determine the second SPR delta pixel value Compare positions Further comprising a decree.

[0033]いくつかの実施形態では、センサは、光学シャーシに取り外し可能に結合されるように構成される。いくつかの実施形態では、システムは、ベンチトップシステムである。いくつかの実施形態では、システムは、ハンドヘルドシステムである。   [0033] In some embodiments, the sensor is configured to be removably coupled to the optical chassis. In some embodiments, the system is a bench top system. In some embodiments, the system is a handheld system.

[0034]本発明の態様は、サンプルの浸透圧を決定するための方法を含み、方法は、システムの感知面を基準媒体と接触させることと、第1の基準表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、検出構成要素を用いて第1の基準SPR信号の画像を生成することと、生成された画像上の第1の基準SPR信号の最小値のピクセル位置を決定することと、第2の基準SPR信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導くことと、検出構成要素を用いて第2の基準SPR信号の画像を生成することと、生成された画像上の第2の基準SPR信号の最小値のピクセル位置を決定することと、基準媒体SPRデルタピクセル値を決定するために第1および第2の基準SPR信号の最小値のピクセル位置を比較することと、感知面をサンプルと接触させることと、第1のテストSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、検出構成要素を用いて第1のテストSPR信号の画像を生成することと、生成された画像上の第1のテストSPR信号の最小値のピクセル位置を決定することと、第2のテストSPR信号を生成するために第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導くことと、生成された画像上の第2のテストSPR信号の最小値のピクセル位置を決定することと、テスト媒体SPRデルタピクセル値を決定するために第1および第2のテストSPR信号の最小値のピクセル位置を比較することと、第1の補正デルタピクセル値を生成するために基準媒体SPRデルタピクセル値をテスト媒体SPRデルタピクセル値と比較することと、サンプルの浸透圧を決定するために第1の補正デルタピクセル値を較正データセットと比較することとを備える。   [0034] Aspects of the invention include a method for determining an osmotic pressure of a sample, the method comprising contacting a sensing surface of a system with a reference medium and generating a first reference surface plasmon resonance (SPR) signal. Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at a first angle of incidence to generate, and generating an image of the first reference SPR signal using the detection component; Determining a minimum pixel position of the first reference SPR signal on the generated image and interacting with the sensing surface at a first angle of incidence to generate a second reference SPR signal; Directing an optical signal having a second wavelength; generating an image of a second reference SPR signal using the detection component; and a pixel of a minimum value of the second reference SPR signal on the generated image. Determining the position and the reference medium SPR Comparing the minimum pixel position of the first and second reference SPR signals to determine a filter pixel value, contacting the sensing surface with the sample, and generating a first test SPR signal; Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at an angle of incidence of 2; generating an image of the first test SPR signal using the detection component; and Determining the minimum pixel location of the first test SPR signal above, and setting the second wavelength to interact with the sensing surface at a second angle of incidence to generate a second test SPR signal. Deriving an optical signal having, determining a minimum pixel position of a second test SPR signal on the generated image, and first and second tests to determine a test media SPR delta pixel value Comparing the minimum pixel location of the PR signal, comparing the reference media SPR delta pixel value with the test media SPR delta pixel value to generate a first corrected delta pixel value, and determining the osmotic pressure of the sample. Comparing the first corrected delta pixel value with a calibration data set to determine.

[0035]いくつかの実施形態では、方法は、感知面を基準媒体と接触させることと、第1の臨界角信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、検出構成要素を用いて第1の臨界角信号の画像を生成することと、生成された画像上の第1の臨界角信号の最大値のピクセル位置を決定することと、第2の臨界角信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導くことと、検出構成要素を用いて第2の臨界角信号の画像を生成することと、生成された画像上の第2の臨界角信号の最大値のピクセル位置を決定することと、臨界角デルタピクセル値を決定するために第1および第2の臨界角信号の最大値のピクセル位置を比較することと、第2の補正デルタピクセル値を決定するために第1の補正デルタピクセル値を臨界角デルタピクセル値と比較することと、サンプルの浸透圧を決定するために第2の補正デルタピクセル値を較正データセットと比較することとをさらに備える。いくつかの実施形態では、第1および第2の基準SPR信号ならびに第1および第2の臨界角信号の画像は、単一の画像フレーム内にキャプチャされる。   [0035] In some embodiments, the method includes contacting the sensing surface with a reference medium and interacting with the sensing surface at a first angle of incidence to generate a first critical angle signal. Directing an optical signal having a wavelength of 1; generating an image of a first critical angle signal using a detection component; and a pixel position of a maximum value of the first critical angle signal on the generated image Deriving an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at a first angle of incidence to generate a second critical angle signal, and using a detection component Generating an image of the second critical angle signal; determining a maximum pixel position of the second critical angle signal on the generated image; and determining a critical angle delta pixel value. Comparing the maximum pixel position of the second critical angle signal and the second critical angle signal; Comparing the first corrected delta pixel value with the critical angle delta pixel value to determine a corrected delta pixel value of the second and the second corrected delta pixel value with the calibration data set to determine the osmotic pressure of the sample. Comparing. In some embodiments, images of the first and second reference SPR signals and the first and second critical angle signals are captured in a single image frame.

[0036]いくつかの実施形態では、方法は、外部環境補正デルタピクセル値を生成するために第1または第2の補正デルタピクセル値を外部環境パラメータと比較することと、サンプルの浸透圧を決定するために外部環境補正デルタピクセル値を較正データセットと比較することとをさらに備える。いくつかの実施形態では、外部環境パラメータは、温度と、圧力と、湿度とを備えるグループから選択される。   [0036] In some embodiments, the method compares the first or second corrected delta pixel value with an external environment parameter to generate an external environment corrected delta pixel value and determines the osmotic pressure of the sample. Comparing the external environment correction delta pixel value to a calibration data set to do so. In some embodiments, the external environmental parameter is selected from the group comprising temperature, pressure, and humidity.

[0037]本発明の態様は、センサの品質パラメータを検証するための方法を含み、方法は、システムの感知面を基準媒体と接触させることと、第1の基準表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、検出構成要素を用いて第1の基準SPR信号の画像を生成することと、第1の基準SPR信号の1つまたは複数の特性を決定することと、センサの品質パラメータを検証するために第1の基準SPR信号の1つまたは複数の特性を較正データセットと比較することとを備える。いくつかの実施形態では、センサの品質パラメータは、感知面上に配置された半透明膜の厚さと、感知面上に配置された接着層の厚さと、感知面上に配置された半透明膜中の材料の純度と、感知面上に配置された接着層中の材料の純度とを備えるグループから選択される。いくつかの実施形態では、第1の基準SPR信号の特性は、第1の基準SPR信号のコントラスト値、形状、または寸法を備えるグループから選択される。   [0037] Aspects of the invention include a method for verifying a quality parameter of a sensor, the method contacting a sensing surface of a system with a reference medium and a first reference surface plasmon resonance (SPR) signal. Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at a first angle of incidence to generate, and generating an image of the first reference SPR signal using the detection component; Determining one or more characteristics of the first reference SPR signal and comparing one or more characteristics of the first reference SPR signal with a calibration data set to verify a quality parameter of the sensor With. In some embodiments, the sensor quality parameters include the thickness of the translucent film disposed on the sensing surface, the thickness of the adhesive layer disposed on the sensing surface, and the translucent film disposed on the sensing surface. Selected from the group comprising the purity of the material therein and the purity of the material in the adhesive layer disposed on the sensing surface. In some embodiments, the characteristic of the first reference SPR signal is selected from a group comprising the contrast value, shape, or dimension of the first reference SPR signal.

[0038]本発明の態様は、センサの品質パラメータを検証するための方法を含み、方法は、システムの感知面を基準媒体と接触させることと、第1の基準臨界角信号を生成するために第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、検出構成要素を用いて第1の基準臨界角信号の画像を生成することと、第1の基準臨界角信号の1つまたは複数の特性を決定することと、センサの品質パラメータを検証するために第1の基準臨界角信号の1つまたは複数の特性を較正データセットと比較することとを備える。   [0038] Aspects of the invention include a method for verifying a quality parameter of a sensor, the method contacting a sensing surface of a system with a reference medium and generating a first reference critical angle signal Directing an optical signal having a first wavelength to interact with a sensing surface at a first angle of incidence; generating an image of a first reference critical angle signal using a detection component; Determining one or more characteristics of the first reference critical angle signal and comparing one or more characteristics of the first reference critical angle signal to a calibration data set to verify the quality parameters of the sensor; Is provided.

[0039]いくつかの実施形態では、センサの品質パラメータは、感知面上に配置された半透明膜の厚さと、感知面上に配置された接着層の厚さと、感知面上に配置された半透明膜中の材料の純度と、感知面上に配置された接着層中の材料の純度とを備えるグループから選択される。いくつかの実施形態では、第1の基準臨界角信号の特性は、第1の基準臨界角信号のコントラスト値、形状、または寸法を備えるグループから選択される。いくつかの実施形態では、第1の波長を有する光信号および第2の波長を有する光信号は、同時に感知面と相互作用するように導かれる。いくつかの実施形態では、第1の波長を有する光信号および第2の波長を有する光信号は、ゲーテッド方式で感知面と相互作用するように導かれる。いくつかの実施形態では、較正データセットは、システムのプロセッサの読出し専用メモリ内に記憶される。いくつかの実施形態では、基準媒体は、空気であり、サンプルは、涙液である。いくつかの実施形態では、涙液は、方法が実行されている間、被験者の眼に接触したままである。いくつかの実施形態では、第1の入射角は、約40度〜約45度の範囲であり、第2の入射角は、約62度〜約67度の範囲である。いくつかの実施形態では、第1の入射角は、約42度であり、第2の入射角は、約64度である。いくつかの実施形態では、第1の波長は、約855nmであり、第2の波長は、約950nmである。   [0039] In some embodiments, the quality parameter of the sensor includes the thickness of the translucent film disposed on the sensing surface, the thickness of the adhesive layer disposed on the sensing surface, and the thickness disposed on the sensing surface. Selected from the group comprising the purity of the material in the translucent film and the purity of the material in the adhesive layer disposed on the sensing surface. In some embodiments, the characteristic of the first reference critical angle signal is selected from the group comprising the contrast value, shape, or dimension of the first reference critical angle signal. In some embodiments, the optical signal having the first wavelength and the optical signal having the second wavelength are directed to interact with the sensing surface at the same time. In some embodiments, the optical signal having the first wavelength and the optical signal having the second wavelength are directed to interact with the sensing surface in a gated fashion. In some embodiments, the calibration data set is stored in a read-only memory of the system's processor. In some embodiments, the reference medium is air and the sample is tear fluid. In some embodiments, the tear fluid remains in contact with the subject's eye while the method is being performed. In some embodiments, the first angle of incidence is in the range of about 40 degrees to about 45 degrees, and the second angle of incidence is in the range of about 62 degrees to about 67 degrees. In some embodiments, the first angle of incidence is about 42 degrees and the second angle of incidence is about 64 degrees. In some embodiments, the first wavelength is about 855 nm and the second wavelength is about 950 nm.

[0040]正常な眼およびドライアイに関する涙浸透圧と確率との間の関係を示すグラフ。[0040] A graph showing the relationship between tear osmotic pressure and probability for normal eyes and dry eyes. [0041]パネルAは、涙液の浸透圧を測定するための表面プラズモン共鳴(SPR)技法を実証する図。パネルBは、SPR角度の関数として相対応答を示すグラフ。[0041] Panel A demonstrates a surface plasmon resonance (SPR) technique for measuring tear osmotic pressure. Panel B is a graph showing the relative response as a function of SPR angle. [0042]パネルAは、638nm波長のレーザを使用して生成された画像。パネルBは、632nm波長の従来のLEDを使用して生成された画像。パネルCは、レーザダイオード画像からのより大きい量のノイズを示すグラフ。パネルDは、LEDからのより少ないノイズを示すグラフ。パネルDのグラフは、パネルCのグラフよりも著しく滑らかである。[0042] Panel A is an image generated using a 638 nm wavelength laser. Panel B is an image generated using a conventional LED of 632 nm wavelength. Panel C is a graph showing a greater amount of noise from the laser diode image. Panel D is a graph showing less noise from the LEDs. The graph for panel D is significantly smoother than the graph for panel C. [0043]異なる波長を有する3つの異なる光信号に関する入射角の関数としての%反射率を比較するグラフ。より長い波長の光信号は、より狭い(よりシャープな)SPR線幅を有する。[0043] A graph comparing% reflectance as a function of incident angle for three different optical signals having different wavelengths. Longer wavelength optical signals have narrower (sharper) SPR linewidths. [0044]異なる波長を有する異なる光源に関する画像品質の違いを実証する3つの異なる画像の集合の図。SPR線の幅は、より大きい波長を有する光についてはより狭い。[0044] A diagram of a set of three different images demonstrating differences in image quality for different light sources having different wavelengths. The width of the SPR line is narrower for light with larger wavelengths. [0045]高屈折率ガラス(SF10、屈折率〜1.72)および低屈折率ガラス(BK7、屈折率〜1.52)に関する波長の関数としての解像度を示すグラフ。グラフは、異なる材料間にほとんど差がないことを示す。[0045] Graph showing the resolution as a function of wavelength for high index glass (SF10, index ~ 1.72) and low index glass (BK7, index ~ 1.52). The graph shows that there is little difference between the different materials. [0046]SPR曲線の最小値を決定するための直線フィット手法を実証するグラフ。[0046] A graph demonstrating a straight line fitting technique for determining the minimum value of an SPR curve. [0047]ビデオイメージャを使用して取得されたSPR線画像。画像内の関心領域は、図示の矩形で輪郭付けされている。[0047] SPR line images acquired using a video imager. The region of interest in the image is outlined by the rectangle shown. [0048]図8に示された関心領域に関するピクセル位置の関数としてグレースケール値を示すグラフ。グラフは、X方向に沿った関心領域内の垂直列ピクセル強度の平均に対応して生成された。[0048] FIG. 9 is a graph showing grayscale values as a function of pixel position for the region of interest shown in FIG. A graph was generated corresponding to the average of the vertical column pixel intensities in the region of interest along the X direction. [0049]図9に示されたSPR曲線(点線)ならびにSPR角度(ピクセル)の関数としてのSPR曲線の導関数(実線)を示すグラフ。SPR曲線の導関数のゼロ交差は、丸で囲まれている。[0049] FIG. 10 is a graph showing the derivative (solid line) of the SPR curve as a function of the SPR curve (dotted line) and the SPR angle (pixel) shown in FIG. The zero crossing of the derivative of the SPR curve is circled. [0050]図10に示されたSPR曲線の導関数のゼロ交差の位置を1ピクセル値の数分の1まで示すグラフ。[0050] FIG. 11 is a graph showing the location of the zero crossing of the derivative of the SPR curve shown in FIG. 10 to a fraction of a pixel value. [0051]線形補間技法を使用するゼロ交差点の正確な座標の決定を示すグラフ。[0051] A graph illustrating the determination of the exact coordinates of a zero crossing using linear interpolation techniques. [0052]約1.0秒間隔で順次取得された10のSPR画像に関するSPR最小値の位置を示す表。[0052] A table showing the positions of the SPR minimum values for 10 SPR images acquired sequentially at approximately 1.0 second intervals. [0053]エタノールおよび脱イオン水に関する相対的SPR応答を示すグラフ。2つの媒体に関するピクセル位置の差は、約910ピクセルとして示されている。[0053] Graph showing relative SPR response for ethanol and deionized water. The pixel location difference for the two media is shown as approximately 910 pixels. [0054]エタノール溶液に関する生のSPRデータを示す画像。[0054] Image showing raw SPR data for ethanol solution. [0055]脱イオン水に関する生のSPRデータを示す画像。[0055] Image showing raw SPR data for deionized water. [0056]微分信号処理技法を使用して取得され分析されたSPR角度(ピクセル)の関数として浸透圧を示すグラフ。[0056] A graph showing osmotic pressure as a function of SPR angle (pixels) acquired and analyzed using differential signal processing techniques. [0057]カーブフィッティング技法を使用して生成されたピクセルカウントの関数としての相対的応答を示すグラフ。[0057] A graph showing the relative response as a function of pixel count generated using a curve fitting technique. [0058]3次多項式をSPR曲線にフィッティングすることによって生成されたピクセルカウントの関数としての相対的応答を示すグラフ。[0058] A graph showing the relative response as a function of pixel count generated by fitting a third order polynomial to an SPR curve. [0059]SPR最小値に対応するピクセル位置を決定するために使用され得る2次方程式と3次方程式とを示す図。[0059] FIG. 7 shows quadratic and cubic equations that may be used to determine the pixel location corresponding to the SPR minimum. [0060]様々な例示的な材料に関する温度に対する屈折率の相対的変化を示すグラフ。[0060] A graph showing the relative change in refractive index versus temperature for various exemplary materials. [0061]射出成形センサの一例を示す図。センサおよび感知面が参照される。[0061] Fig. 15 shows an example of an injection molding sensor. Reference is made to sensors and sensing surfaces. [0062]射出成形センサの別の例を示す図。[0062] FIG. 12 is a diagram showing another example of an injection molding sensor. [0063]射出成形センサの別の例を示す図。図示のセンサは、42.04度の入射角で感知面と相互作用して第1の光信号を導き、64.44度の入射角で感知面と相互作用して第2の光信号を導くように構成される。[0063] FIG. 15 is a diagram showing another example of an injection molding sensor. The illustrated sensor interacts with the sensing surface at an incident angle of 42.04 degrees to guide a first optical signal and interacts with the sensing surface at an incident angle of 64.44 degrees to guide a second optical signal. Configured as follows. [0064]射出成形センサの別の例を示す図。図示のセンサは、42.04度の入射角で感知面と相互作用して第1の光信号を導き、64.44度の入射角で感知面と相互作用して第2の光信号を導くように構成される。[0064] FIG. 8 shows another example of an injection molding sensor. The illustrated sensor interacts with the sensing surface at an incident angle of 42.04 degrees to guide a first optical signal and interacts with the sensing surface at an incident angle of 64.44 degrees to guide a second optical signal. Configured as follows. [0065]複数の光学シャーシ構成要素とセンサとを通って進む様々な光路を示す図。[0065] FIG. 5 shows various optical paths traveling through a plurality of optical chassis components and sensors. [0066]複数の光学シャーシ構成要素とセンサとを通って進む様々な光路を示す別の図。[0066] Another view showing various optical paths traveling through a plurality of optical chassis components and sensors. [0067]パネルAは、複数の光学シャーシ構成要素とセンサとを通って進む様々な光路を示す別の図。パネルBは、被覆領域と非被覆領域とを示す、感知面の端面図。パネルCは、センサの様々なファセットおよび感知面と相互作用する様々な光路の拡大図。[0067] Panel A is another view showing various light paths traveling through a plurality of optical chassis components and sensors. Panel B is an end view of the sensing surface showing the covered and uncovered areas. Panel C is an enlarged view of the various optical paths that interact with the various facets and sensing surfaces of the sensor. [0068]パネルAは、(空気と接触する)乾燥感知面からLEDの第1のセットからの1つのLEDを使用する、(感知面の被覆領域から得られた)空気のSPR線および(感知面の非被覆領域から得られた)臨界角の遷移のシミュレーションを示す図。パネルBは、感知面が水または涙液と接触したときにLEDの第2のセットからの1つのLEDを使用して得られたSPR線を示す図。[0068] Panel A uses one LED from the first set of LEDs from the dry sensing surface (in contact with air), SPR lines of air (obtained from the coated area of the sensing surface) and (sensing The figure showing the simulation of the critical angle transition (obtained from the uncovered area of the surface). Panel B shows the SPR line obtained using one LED from the second set of LEDs when the sensing surface is in contact with water or tear fluid. [0069]スネルの法則(屈折の法則)のジオメトリと基板の臨界角とを示す図。[0069] FIG. 6 shows the Snell's law (the law of refraction) geometry and the critical angle of the substrate. [0070]異なる厚さの金膜を有する複数の感知面に対する入射角の関数としての反射率のグラフ。臨界角(θc)は、一定のままであり、金膜の厚さとは無関係である。[0070] Graph of reflectivity as a function of angle of incidence for multiple sensing surfaces with different thicknesses of gold film. The critical angle (θ c ) remains constant and is independent of the thickness of the gold film. [0071]パネルAは、複数の光学シャーシ構成要素とセンサとを通って進む様々な光路を示す別の図。パネルBは、センサの様々なファセットおよび感知面と相互作用する様々な光路の拡大図。[0071] Panel A is another view showing various optical paths traveling through a plurality of optical chassis components and sensors. Panel B is an enlarged view of the various optical paths that interact with the various facets and sensing surfaces of the sensor. [0072]パネルAは、涙液サンプルからのデータを示すシミュレートされた画像。空気のSPR線および涙のSPR線、ならびに臨界角線が示されている。パネルBは、パネルAにおける画像に関するピクセル位置の関数としてグレースケール値を示すグラフ。空気および涙のSPR線に対応する最小グレースケール値、ならびに臨界角線に対応する最大グレースケール値が示されている。[0072] Panel A is a simulated image showing data from a tear sample. Air SPR lines and tear SPR lines and critical angle lines are shown. Panel B is a graph showing gray scale values as a function of pixel position for the image in panel A. The minimum gray scale value corresponding to the air and tear SPR lines and the maximum gray scale value corresponding to the critical angle line are shown. [0073]複数の光学シャーシ構成要素とセンサとを通って進む様々な光路を示す別の図。[0073] Another view showing various optical paths traveling through a plurality of optical chassis components and sensors. [0074]複数の光学シャーシ構成要素とセンサとを通って進む様々な光路を示す別の図。[0074] Another view showing various optical paths traveling through a plurality of optical chassis components and sensors. [0075]複数の光学シャーシ構成要素とセンサとを通って進む様々な光路を示す別の図。図示の光学シャーシの全長は、2.181インチである。[0075] Another view showing various optical paths traveling through a plurality of optical chassis components and sensors. The total length of the illustrated optical chassis is 2.181 inches. [0076]光学シャーシおよびセンサの側面図。図示の光学シャーシの全高は、0.903インチである。図示のセンサの直径は、0.765インチである。[0076] A side view of the optical chassis and sensor. The overall height of the illustrated optical chassis is 0.903 inches. The diameter of the sensor shown is 0.765 inch. [0077]光学シャーシおよびセンサの別の側面図。[0077] Another side view of the optical chassis and sensor. [0078]光学シャーシおよびセンサの別の側面図。[0078] Another side view of the optical chassis and sensor. [0079]光学シャーシおよびセンサの斜視図。[0079] FIG. [0080]光学シャーシおよびセンサの別の側面図。[0080] Another side view of the optical chassis and sensor. [0081]パネルAは、センサの側面図。パネルBは、センサの底面図。[0081] Panel A is a side view of the sensor. Panel B is a bottom view of the sensor. [0082]センサの斜視図。[0082] FIG. [0083]パネルAおよびパネルBは、センサの側面図。[0083] Panel A and Panel B are side views of the sensor. [0084]センサの端面図。[0084] An end view of the sensor. [0085]センサおよび光学シャーシの端面図。[0085] FIG. 8 is an end view of the sensor and optical chassis. [0086]センサの透明レンダリングの図。[0086] Illustration of transparent rendering of sensor. [0087]センサと、様々な構成要素を備える光学シャーシとを備えるベンチトップシステムの図。[0087] FIG. 6 is a diagram of a bench top system comprising a sensor and an optical chassis comprising various components. [0088]ベンチトップシステムの斜視図。[0088] FIG. [0089]ベンチトップシステムの別の斜視図。[0089] Another perspective view of a bench top system. [0090]図48〜図50に示されたベンチトップシステムと共に使用され得る外側ケーシング構成要素の画像。[0090] Image of outer casing components that may be used with the bench top system shown in FIGS.

[0091]光センサ、システム、およびその使用方法が提供される。主題のシステムの態様は、感知面と、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導く構成とを有するセンサを含む。主題のセンサ、システム、および方法は、たとえば、ドライアイ疾患の診断に用途を見出す。   [0091] Optical sensors, systems, and methods of use thereof are provided. An aspect of the subject system is to direct a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence and to interact with the sensing surface at a second angle of incidence. A sensor having a configuration for guiding an optical signal. The subject sensors, systems, and methods find use, for example, in the diagnosis of dry eye disease.

[0092]本発明についてより詳細に説明する前に、本発明が説明された特定の態様に限定されるものではなく、もちろん変化し得るように理解されるべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるので、本明細書で使用される用語は、特定の態様のみを説明する目的のためのものであり、限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。   [0092] Before describing the present invention in more detail, it is to be understood that the invention is not limited to the specific embodiments described and may, of course, vary. Since the scope of the present invention is limited only by the appended claims, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is intended to be limiting. It should also be understood that it is not a thing.

[0093]値の範囲が提供される場合、文脈が特に明確に要求しない限り、下限の単位の10分の1まで、その範囲の上限と下限とその記載された範囲内の任意の他の記載された値または中間値との間の各々の中間値は、本発明に包含されることが理解される。記載された範囲内の任意の特定の除外された限界を条件として、これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立してより小さい範囲内に含まれてもよく、本発明にも包含される。記載された範囲が限界の一方または両方を含む場合、これらの含まれる限界のいずれかまたは両方を除外した範囲も、本発明に含まれる。   [0093] Where a range of values is provided, the upper and lower limits of the range and any other description within the stated range up to one-tenth of the lower limit unit, unless the context specifically requires otherwise It is understood that each intermediate value between a given value or an intermediate value is encompassed by the present invention. Subject to any particular excluded limits within the stated ranges, the upper and lower limits of these smaller ranges may independently be included within the smaller ranges and are encompassed by the present invention. . Where the stated range includes one or both of the limits, ranges excluding either or both of those included limits are also included in the invention.

[0094]特定の範囲が、本明細書では、数値に「約」という用語が先行して提示される。「約」という用語は、本明細書では、それが先行する正確な数、ならびにその用語が先行する数に近いかほぼ等しい数のための文字上のサポートを提供するために使用される。数が具体的に列挙された数に近いかまたはほぼ等しいかを決定する際、近いまたはほぼ等しい列挙されていない数は、それが提示される文脈において、具体的に列挙された数の実質的な等価物を提供する数であり得る。   [0094] Certain ranges are presented herein with the term "about" preceding the numerical value. The term “about” is used herein to provide literal support for the exact number that it precedes, as well as a number that is near or approximately equal to the number that the term precedes. In determining whether a number is close to or approximately equal to a specifically listed number, an unenumerated number that is close or approximately equal is substantially equal to the number of the specifically listed number in the context in which it is presented. Can be a number that provides the equivalent.

[0095]特に定義されない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって共通して理解されているのと同じ意味を有する。本明細書で説明されたものと同様または同等の任意の方法および材料も、本発明の実施または試験において使用され得るが、典型的な例示的な方法および材料についてここでは説明する。   [0095] Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although any methods and materials similar or equivalent to those described herein can also be used in the practice or testing of the present invention, exemplary exemplary methods and materials are now described.

[0096]本明細書において引用されたすべての刊行物および特許は、各個々の刊行物または特許が参照により具体的に個別に示されているかのように、参照により本明細書に組み込まれ、刊行物が引用される元となった方法および/または材料を開示および説明するために、参照により本明細書に組み込まれる。任意の刊行物の引用は、出願日前のその開示のためのものであり、本発明が先行発明によってそのような刊行物に先行する資格を持たないことを認めるものと解釈されるべきではない。さらに、提供された公開日は、実際の公開日とは異なる場合があり、独立して確認される必要がある場合がある。   [0096] All publications and patents cited herein are hereby incorporated by reference as if each individual publication or patent was specifically indicated by reference, Incorporated herein by reference to disclose and explain the methods and / or materials from which the publications are cited. The citation of any publication is for its disclosure prior to the filing date and should not be construed as an admission that the invention is not entitled to antedate such publication by prior invention. Further, the provided release date may be different from the actual release date and may need to be independently verified.

[0097]本明細書および添付の特許明細書で使用される場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、および「その(the)」は、文脈が特に明確に要求しない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。特許請求の範囲がどのようなオプションの要素も排除するように作成されている場合があることにさらに留意されたい。そのように、この記述は、請求項要素の列挙に関連して「単独で」、「のみ」などの排他的な用語の使用、または「否定的」制限の使用のための先行詞として役立つことを意図している。   [0097] As used herein and in the appended patent specification, the singular forms “a”, “an”, and “the” are particularly well-defined in context. Note that it includes multiple referents unless requested. It is further noted that the claims may be drafted to exclude any optional element. As such, this description serves as an antecedent for the use of exclusive terms such as “alone”, “only”, or the use of “negative” restrictions in connection with the enumeration of claim elements. Is intended.

[0098]本開示を読むと当業者には明らかになるように、本明細書に記載され図示された個々の態様の各々は、本発明の範囲または要旨から逸脱することなく他のいくつかの態様のいずれかの特徴から容易に分離され得、またはそれらと組み合わされ得る個別の構成要素および特徴を有する。任意の列挙された方法は、列挙されたイベントの順序で、または論理的に可能な任意の他の順序で実行され得る。
定義
[0099]本明細書で使用される「感知面」という用語は、外部媒体と接触するように構成されたセンサの表面を指す。
[0098] As will become apparent to those of ordinary skill in the art upon reading this disclosure, each of the individual embodiments described and illustrated herein is capable of several other without departing from the scope or spirit of the invention. Having individual components and features that can be easily separated from or combined with any feature of the embodiments. Any recited method may be performed in the order of events recited or in any other order that is logically possible.
Definition
[0099] The term "sensing surface" as used herein refers to the surface of a sensor configured to contact an external medium.

[00100]本明細書で交換可能に使用される「入射角」または「入射の角度」という用語は、平面に導かれた光のビームと、同じ平面に垂直な線との間に形成される角度を指す。   [00100] The terms "incident angle" or "incident angle" as used interchangeably herein are formed between a beam of light directed to a plane and a line perpendicular to the same plane. Refers to an angle.

[00101]本明細書で使用される「ファセット」という用語は、センサの表面(たとえば、内部表面または外部表面)の実質的に平坦な部分を指す。   [00101] The term "facet" as used herein refers to a substantially flat portion of a sensor surface (eg, an internal surface or an external surface).

[00102]本明細書で使用される「半透明膜」という用語は、光に対して部分的に透明であり、表面プラズモン/ポラリトンの生成を容易にする膜を指す。   [00102] The term "translucent film" as used herein refers to a film that is partially transparent to light and facilitates the generation of surface plasmons / polaritons.

[00103]本明細書で交換可能に使用される「反射被覆」および「反射膜」という用語は、光または他の放射線を反射することができる被覆または膜をそれぞれ指す。本明細書で使用される「半透明膜」および「反射膜」または「反射被覆」という用語は、互いに排他的ではなく、所与の幕は半透明膜と反射膜の両方であり得る。   [00103] The terms "reflective coating" and "reflective film" as used interchangeably herein refer to a coating or film that can reflect light or other radiation, respectively. As used herein, the terms “translucent film” and “reflective film” or “reflective coating” are not mutually exclusive, and a given curtain may be both a translucent film and a reflective film.

[00104]本明細書で使用される「貴金属」という用語は、湿った空気中での腐食に対して耐性がある金属元素を指す。貴金属の非限定的な例は、銅(Cu)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金(Au)、水銀(Hg)、またはそれらの組合せを含む。   [00104] The term "noble metal" as used herein refers to a metallic element that is resistant to corrosion in moist air. Non-limiting examples of noble metals include copper (Cu), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), or combinations thereof.

[00105]本明細書で使用される「接着層」という用語は、感知面上またはファセット上に形成され、感知面またはファセットへの被覆材料(たとえば、反射膜または半透明膜)の接着を容易にする材料の層を指す。   [00105] The term "adhesive layer" as used herein is formed on a sensing surface or facet to facilitate adhesion of a coating material (eg, a reflective or translucent film) to the sensing surface or facet Refers to the layer of material to be

[00106]感知面またはファセットに関して本明細書で使用される「被覆領域」という用語は、被覆(たとえば、半透明膜、反射被覆、および/または接着層)で覆われた感知面またはファセットの領域を意味する。感知面またはファセットに関して本明細書で使用される「非被覆領域」という用語は、被覆で覆われていない感知面またはファセットの領域を意味する。   [00106] The term "coating region" as used herein with respect to a sensing surface or facet refers to a region of the sensing surface or facet covered with a coating (eg, a translucent film, a reflective coating, and / or an adhesive layer). Means. The term “uncovered area” as used herein with respect to a sensing surface or facet means an area of the sensing surface or facet that is not covered with a coating.

[00107]本明細書で使用される「光学シャーシ」という用語は、1つまたは複数の光学構成要素を支持するおよび/または含む構造を指す。   [00107] The term "optical chassis" as used herein refers to a structure that supports and / or includes one or more optical components.

[00108]本明細書で使用される「光信号」という用語は、光子を備える信号を指す。   [00108] The term "optical signal" as used herein refers to a signal comprising photons.

[00109]本明細書で使用される「臨界角」という用語は、それを上回る入射角で(たとえば、臨界角よりも大きい角度値を有する入射角で)全内部反射が生じる入射角を指す。   [00109] As used herein, the term "critical angle" refers to the angle of incidence at which total internal reflection occurs at an angle of incidence above it (eg, at an angle of incidence having an angle value greater than the critical angle).

[00110]本明細書で使用される「ピクセル位置」という用語は、たとえば、x、y座標平面などの座標系上のピクセルの位置を指す。   [00110] As used herein, the term "pixel location" refers to the location of a pixel on a coordinate system, such as, for example, an x, y coordinate plane.

[00111]ピクセル位置を比較することに関して本明細書で使用される「比較する」という用語は、座標平面上の2つ以上のピクセルの位置の差を測定することを指す。ピクセル位置の比較は、定性的または定量的であり得る。   [00111] The term "compare" as used herein with respect to comparing pixel locations refers to measuring the difference in location of two or more pixels on a coordinate plane. The comparison of pixel locations can be qualitative or quantitative.

[00112]本明細書で使用される「デルタピクセル位置」という用語は、座標系上の2つのピクセル間の位置の差を表す数値を指す。   [00112] The term "delta pixel position" as used herein refers to a numerical value that represents the difference in position between two pixels on a coordinate system.

[00113]本明細書で使用される「外部環境パラメータ」という用語は、主題のセンサまたはシステムの外部にある環境の特性を指す。外部環境パラメータの非限定的な例は、センサが動作される部屋の温度である。   [00113] The term "external environmental parameter" as used herein refers to a characteristic of the environment that is external to the subject sensor or system. A non-limiting example of an external environmental parameter is the temperature of the room in which the sensor is operated.

[00114]デルタピクセル値に関して本明細書で使用される「補正された」という用語は、数学的操作を受けたたとえば、所与のパラメータ(たとえば、外部環境パラメータ)に対してデルタピクセル値を補正するために数値を乗算または除算されているデルタピクセル値を指す。   [00114] The term "corrected" as used herein with respect to delta pixel values, for example, corrects delta pixel values for a given parameter (eg, an external environment parameter) that has undergone mathematical manipulation. Refers to a delta pixel value that is being multiplied or divided by a number.

[00115]本明細書で使用される「較正データセット」という用語は、測定標準と、主題のセンサおよび/またはシステムによって測定される特性との間の関係を表す1つまたは複数のデータ点の集合を指す。   [00115] As used herein, the term "calibration data set" refers to one or more data points representing a relationship between a measurement standard and a property measured by the subject sensor and / or system. Refers to a set.

[00116]本明細書で使用される「関数」という用語は、固有のy座標値をすべてのx座標値に割り当てる数学的演算を指す。   [00116] The term "function" as used herein refers to a mathematical operation that assigns a unique y coordinate value to all x coordinate values.

[00117]本明細書で使用される「最小値」という用語は、画像フレーム内および所与の座標系上の関数の最も低い数値を指す。   [00117] The term "minimum" as used herein refers to the lowest numerical value of a function within an image frame and on a given coordinate system.

[00118]本明細書で使用される「最大値」という用語は、画像フレーム内および所与の座標系上の関数の最も高い数値を指す。   [00118] As used herein, the term "maximum value" refers to the highest numerical value of a function in an image frame and on a given coordinate system.

[00119]本明細書で使用される「品質パラメータ」という用語は、センサまたはシステムの最適な機能のために必要とされる主題のセンサまたはシステムの態様を指す。   [00119] The term "quality parameter" as used herein refers to an aspect of the subject sensor or system that is required for optimal functioning of the sensor or system.

[00120]本明細書で使用される「表面プラズモン共鳴」または「SPR」という用語は、入射光によって刺激される負の誘電率材料と正の誘電率材料との間の界面における伝導電子の共鳴振動を指す。   [00120] As used herein, the term "surface plasmon resonance" or "SPR" refers to the resonance of conduction electrons at the interface between a negative dielectric constant material and a positive dielectric constant material stimulated by incident light. Refers to vibration.

[00121]本明細書で使用される「光信号操作構成要素」という用語は、光信号の1つまたは複数の特徴を操作することができる構成要素を指す。光信号操作構成要素は、光信号の1つまたは複数の特性を操作するために個々の構成要素が並列および/または直列に作用することができる任意の数の個々の構成要素を含むことができる。光信号操作構成要素の非限定的な例は、ビームスプリッタ、空間フィルタ、外部周辺光を低減するフィルタ、レンズ、偏光子、および光導波路を含む。   [00121] As used herein, the term "optical signal manipulation component" refers to a component that can manipulate one or more characteristics of an optical signal. An optical signal manipulation component can include any number of individual components that allow individual components to act in parallel and / or in series to manipulate one or more characteristics of the optical signal. . Non-limiting examples of optical signal manipulation components include beam splitters, spatial filters, filters that reduce external ambient light, lenses, polarizers, and optical waveguides.

[00122]本明細書で使用される「取り外し可能に結合する」という用語は、接続が可逆的であり、構成要素が互いに分離され得るように2つ以上の構成要素を接続することを指す。   [00122] The term "removably coupled" as used herein refers to connecting two or more components so that the connection is reversible and the components can be separated from each other.

[00123]本明細書で使用される「保持構成要素」という用語は。1つまたは複数の構成要素を別の構成要素に対して固定された位置に保持するように構成された構成要素を指す。   [00123] As used herein, the term “holding component”. A component that is configured to hold one or more components in a fixed position relative to another component.

[00124]本明細書で使用される「整列構成要素」という用語は、動作可能に結合される2つ以上の構成要素間の機能的および/または構造的整列を提供するように構成された構成要素を指す。   [00124] The term "alignment component" as used herein refers to a configuration configured to provide functional and / or structural alignment between two or more components that are operably coupled. Points to the element.

[00125]本明細書で使用される「運動学的取り付け構成要素」という用語は、取り付けられる構成要素における自由度の数に等しい数の制約を提供する取り付け構成要素を指す。   [00125] As used herein, the term "kinematic attachment component" refers to an attachment component that provides a number of constraints equal to the number of degrees of freedom in the attached component.

[00126]本明細書で使用される「ベンチトップシステム」という用語は、動作中に、たとえば、研究室のベンチトップ、または別の適切な基板の表面上に配置されるように構成されたシステムを指す。   [00126] As used herein, the term "benchtop system" refers to a system configured to be placed in operation, for example, on a laboratory benchtop, or another suitable substrate surface. Point to.

[00127]本明細書で使用される「ハンドヘルドシステム」という用語は、動作中にユーザの手の中に保持されるように構成されたシステムまたはその構成要素を指す。
センサおよびシステム
[00128]本発明の態様は、たとえば、サンプルの浸透圧を決定するために、主題の方法を実行するように構成されたセンサとシステムとを含む。特定の実施形態では、主題のシステムは、少なくとも1つの感知面を有し、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成された光センサを含む。いくつかの実施形態では、主題のシステムは、光信号生成構成要素と検出構成要素とを含む光学シャーシをさらに含む。これらの構成要素の各々について、ここでさらにより詳細に説明する。
センサ
[00129]上記で要約したように、本発明の態様は、少なくとも1つの感知面を含み、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成されたセンサを含む。2つの異なる入射角で感知面と相互作用するように光信号を導くことによって、主題のセンサは、2つ以上の異なる媒体(たとえば、空気および水)について感知面からデータを生成し、同じ検出構成要素を使用してデータを検出することができる。次いで、媒体の1つまたは複数の特性を決定するために、データの分析が使用され得る。そのように、異なる媒体から得られたデータは、検出構成要素の同じ視野または画像フレーム内にキャプチャされ得、次いで、検出構成要素によって分析され得る。検出構成要素の同じ視野または画像フレーム内の異なる媒体に関する感知面からのデータの包含は、分析において使用され得る(たとえば、センサの較正のためおよび/または未知のサンプルを分析するために使用され得る)データ内の内部基準を提供する。
[00127] The term "handheld system" as used herein refers to a system or component thereof that is configured to be held in a user's hand during operation.
Sensors and systems
[00128] Aspects of the invention include sensors and systems configured to perform the subject method, for example, to determine the osmotic pressure of a sample. In certain embodiments, the subject system has at least one sensing surface, directs a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence, and a sensing surface at a second angle of incidence. An optical sensor configured to direct the second optical signal to interact with the optical sensor. In some embodiments, the subject system further includes an optical chassis that includes an optical signal generation component and a detection component. Each of these components will now be described in greater detail.
Sensor
[00129] As summarized above, aspects of the present invention include at least one sensing surface, directing a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence, and second incident A sensor configured to direct the second optical signal to interact with the sensing surface at a corner. By directing the optical signal to interact with the sensing surface at two different angles of incidence, the subject sensor generates data from the sensing surface for two or more different media (eg, air and water) and the same detection The component can be used to detect data. Analysis of the data can then be used to determine one or more characteristics of the media. As such, data obtained from different media can be captured within the same field of view or image frame of the detection component and then analyzed by the detection component. Inclusion of data from the sensing surface for different media within the same field of view or image frame of the detection component can be used in the analysis (e.g., can be used for sensor calibration and / or to analyze unknown samples). ) Provide an internal reference in the data.

[00130]主題のセンサは、半透明膜を備える少なくとも1つの感知面を含み、半透明膜は、貴金属を備える。半透明膜は、感知面と接触する媒体の表面プラズモン共鳴(SPR)に基づく分析を容易にする。SPRは、反射光が消されるように、光が特定の角度で感知面に入射するときに発生する現象である。入射光の特定の角度において、反射光の強度は、数学的方程式によって良好に定義される減少する強度の特性曲線を示す。曲線の反射率の最小値に対応する入射光の角度は、半透明膜の特性と、半透明膜と接触する外部媒体の特性とによって影響を受ける。図2のパネルAは、涙の浸透圧測定のためのSPR技法の例示的な概要を提供する。図2のパネルBは、SPR曲線の相対最小値を実証し、SPR信号曲線の反射率の最小値に対応する位置を示すSPR信号のグラフ(すなわち、SPR信号曲線、または関数)を提供する。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、(本明細書でさらに説明する)検出構成要素によって生成される画像上に表されるSPR信号曲線の反射率の最小値に対応するピクセル位置を決定することを含む。   [00130] The subject sensor includes at least one sensing surface comprising a translucent film, the translucent film comprising a noble metal. The translucent film facilitates analysis based on surface plasmon resonance (SPR) of media in contact with the sensing surface. SPR is a phenomenon that occurs when light is incident on a sensing surface at a specific angle so that reflected light is extinguished. At a particular angle of incident light, the intensity of the reflected light exhibits a decreasing intensity characteristic curve that is well defined by a mathematical equation. The angle of incident light corresponding to the minimum reflectance of the curve is affected by the characteristics of the translucent film and the characteristics of the external medium in contact with the translucent film. Panel A of FIG. 2 provides an exemplary overview of the SPR technique for tear osmometry. Panel B of FIG. 2 provides a graph (ie, SPR signal curve, or function) of the SPR signal that demonstrates the relative minimum of the SPR curve and shows the position corresponding to the minimum value of the reflectance of the SPR signal curve. In some embodiments, aspects of the present invention determine the pixel location corresponding to the minimum reflectance of the SPR signal curve represented on the image generated by the detection component (as described further herein). Including deciding.

[00131]いくつかの実施形態では、感知面上の半透明膜は、約1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、41nm、42nm、43nm、44nm、45nm、46nm、47nm、48nm、49nm、50nm、51nm、52nm、53nm、54nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、または195nmなどの、約0.5nmから約200nmまでの厚さの範囲であり得る。任意の適切な技法、たとえば、薄膜堆積技法(たとえば、原子層堆積(ALD)、化学気相堆積(CVD)、蒸着、金属有機化学気相堆積(MOCVD)、スパッタリングなど)、またはそれらの任意の組合せを使用して、センサの表面上に半透明膜が堆積され得る。主題のセンサの実施形態に従って半透明膜内で使用され得る貴金属の非限定的な例は、銅(Cu)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金(Au)、水銀(Hg)、またはそれらの任意の組合せを含む。いくつかの実施形態では、感知面上の半透明膜は、複数の別個の材料の層から構成され得、各層内の材料は、上記で説明した貴金属、またはそれらの任意の組合せ(たとえば、2、3、4、5、6、7、または8以上の異なる貴金属などの、それらの合金)から選択され得る。いくつかの実施形態では、感知面は、半透明膜で少なくとも部分的に被覆された一方の側を有する、たとえば、顕微鏡スライドなどの基板を備えることができる。そのような実施形態では、基板は、感知面を提供するようにセンサに動作可能に結合され得る。   [00131] In some embodiments, the translucent film on the sensing surface is about 1 nm, 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 41 nm, 42 nm, 43 nm, 44 nm, 45 nm, 46 nm, 47 nm, 48 nm, 49 nm, 50 nm, 51 nm, 52 nm, 53 nm, 54 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm, 85 nm, 90 nm, 100 nm, 105 nm, 110 nm, 115 nm, 120 nm, 125 nm, 130 nm, 135 nm, 140 nm, It can range in thickness from about 0.5 nm to about 200 nm, such as 145 nm, 150 nm, 155 nm, 160 nm, 165 nm, 170 nm, 175 nm, 180 nm, 185 nm, 190 nm, or 195 nm. Any suitable technique, such as a thin film deposition technique (eg, atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), vapor deposition, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), sputtering, etc.), or any of them Using the combination, a translucent film can be deposited on the surface of the sensor. Non-limiting examples of noble metals that can be used in a translucent film in accordance with the subject sensor embodiments include copper (Cu), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), or any combination thereof. In some embodiments, the translucent film on the sensing surface can be composed of a plurality of layers of separate materials, wherein the material in each layer is a noble metal as described above, or any combination thereof (eg, 2 3, 4, 5, 6, 7, or their alloys, such as 8 or more different noble metals. In some embodiments, the sensing surface can comprise a substrate, eg, a microscope slide, having one side that is at least partially coated with a translucent film. In such embodiments, the substrate can be operably coupled to the sensor to provide a sensing surface.

[00132]いくつかの実施形態では、センサは、センサ(または基板)と半透明膜との間の感知面上に堆積された接着層を含むことができる。本発明の実施形態による接着層は、感知面への半透明膜の接着を促進する働きをし、センサを通過する光信号の1つまたは複数の特性を変調することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、接着層は、接着層を通過する光信号の所望の特性を改善する材料を備えることができる。いくつかの実施形態では、接着層の厚さおよび材料組成は、接着層を通過する光信号の特性を有利に操作するように選択される。いくつかの実施形態では、所望の屈折率(RI)を有する材料が、接着層を通過する光信号の特性を変調するように選択される。いくつかの実施形態では、接着層は、それを通過する光信号の特性を変調する、たとえば、光信号中のノイズの量を低減する材料を備える。   [00132] In some embodiments, the sensor can include an adhesive layer deposited on the sensing surface between the sensor (or substrate) and the translucent film. The adhesive layer according to embodiments of the present invention serves to promote adhesion of the translucent film to the sensing surface and can modulate one or more characteristics of the optical signal passing through the sensor. For example, in some embodiments, the adhesive layer can comprise a material that improves a desired property of an optical signal passing through the adhesive layer. In some embodiments, the thickness and material composition of the adhesive layer is selected to advantageously manipulate the characteristics of the optical signal passing through the adhesive layer. In some embodiments, a material having a desired refractive index (RI) is selected to modulate the characteristics of the optical signal passing through the adhesive layer. In some embodiments, the adhesive layer comprises a material that modulates the characteristics of the optical signal passing therethrough, eg, reduces the amount of noise in the optical signal.

[00133]いくつかの実施形態では、接着層は、約1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、8nm、8.5nm、9nm、9.5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、または195nmなどの、約0.5nmから約200nmまでの厚さの範囲であり得る。任意の適切な技法、たとえば、薄膜堆積技法(たとえば、原子層堆積(ALD)、化学気相堆積(CVD)、蒸着、金属有機化学気相堆積(MOCVD)、スパッタリングなど)、またはそれらの任意の組合せを使用して、センサの表面上に接着層が堆積され得る。主題のセンサの実施形態に従って接着層内で使用され得る材料の非限定的な例は、クロム(Cr)、TiO2、TOx、SiO2、SiOx、またはそれらの任意の組合せ(たとえば、それらの混合物または合金)を含む。 [00133] In some embodiments, the adhesion layer is about 1 nm, 1.5 nm, 2 nm, 2.5 nm, 3 nm, 3.5 nm, 4 nm, 4.5 nm, 5 nm, 5.5 nm, 6 nm, 6.5 nm. 7 nm, 7.5 nm, 8 nm, 8.5 nm, 9 nm, 9.5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm, 85 nm 90 nm, 100 nm, 105 nm, 110 nm, 115 nm, 120 nm, 125 nm, 130 nm, 135 nm, 140 nm, 145 nm, 150 nm, 155 nm, 160 nm, 165 nm, 170 nm, 170 nm, 175 nm, 180 nm, 185 nm, 190 nm, or 195 nm, etc. About 200 It can range in thickness up to nm. Any suitable technique, such as a thin film deposition technique (eg, atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), vapor deposition, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), sputtering, etc.), or any of them Using the combination, an adhesive layer can be deposited on the surface of the sensor. Non-limiting examples of materials that can be used in the adhesive layer in accordance with the subject sensor embodiments include chromium (Cr), TiO 2 , TO x , SiO 2 , SiO x , or any combination thereof (eg, they A mixture or alloy).

[00134]本発明の実施形態による感知面は、任意の適切なサイズと形状とを有することができる。いくつかの実施形態では、感知面は、正方形、矩形、台形、八角形、楕円形、または円形の形状、またはそれらの任意の組合せであり得る。感知面の表面積は、様々であり得、いくつかの実施形態では、約2mm2、3mm2、4mm2、5mm2、6mm2、7mm2、8mm2、または9mm2などの、約1mm2から約10mm2までの範囲であり得る。 [00134] Sensing surfaces according to embodiments of the present invention can have any suitable size and shape. In some embodiments, the sensing surface can be a square, rectangular, trapezoidal, octagonal, elliptical, or circular shape, or any combination thereof. The surface area of the sensing surface can vary, and in some embodiments from about 1 mm 2, such as about 2 mm 2 , 3 mm 2 , 4 mm 2 , 5 mm 2 , 6 mm 2 , 7 mm 2 , 8 mm 2 , or 9 mm 2. It can range up to about 10 mm 2 .

[00135]特定の実施形態では、感知面は、被覆領域と非被覆領域とを備えることができる。いくつかの実施形態では、被覆領域は、約15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、または95%などの、約10%から100%までの範囲の感知面の面積のパーセンテージを備える。特定の実施形態では、感知面全体が半透明膜で被覆される。   [00135] In certain embodiments, the sensing surface can comprise a covered area and an uncovered area. In some embodiments, the coated area is about 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% , 80%, 85%, 90%, or 95%, etc., with a percentage of the area of the sensing surface ranging from about 10% to 100%. In certain embodiments, the entire sensing surface is coated with a translucent film.

[00136]本発明の実施形態による被覆領域は、任意の適切な形状を有することができる。いくつかの実施形態では、感知面の被覆領域は、正方形、矩形、台形、八角形、楕円形、または円形の形状、またはそれらの任意の組合せであり得る。いくつかの実施形態では、感知面は、2、3、4、5、6、7、8、9、または10の別個の被覆領域などの、複数の別個の被覆領域を備えることができる。感知面の被覆領域は、感知面上の任意の適切な位置に配置され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、被覆領域は、感知面の中心に置かれ得、いくつかの実施形態では、被覆領域は、たとえば、感知面の1つの特定の側に配置され得る、感知面の1つまたは複数の側に沿って配置され得る、などである。いくつかの実施形態では、感知面の約半分は、被覆領域を備え、感知面の約半分は、非被覆領域を備える。いくつかの実施形態では、感知面の約2/3(約66%)は、被覆領域を備え、感知面の約1/3(約33%)は、非被覆領域を備える。特定の実施形態では、感知面の全表面が被覆領域である(すなわち、感知面の100%が半透明膜で被覆される)。   [00136] A covered region according to an embodiment of the present invention may have any suitable shape. In some embodiments, the coverage area of the sensing surface can be a square, rectangular, trapezoidal, octagonal, elliptical, or circular shape, or any combination thereof. In some embodiments, the sensing surface can comprise a plurality of distinct coverage areas, such as 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 distinct coverage areas. The coverage area of the sensing surface can be located at any suitable location on the sensing surface. For example, in some embodiments, the covered area may be centered on the sensing surface, and in some embodiments, the covered area may be located, for example, on one particular side of the sensing surface. Can be disposed along one or more sides of the, and so on. In some embodiments, about half of the sensing surface comprises a covered area and about half of the sensing surface comprises an uncovered area. In some embodiments, about 2/3 (about 66%) of the sensing surface comprises a covered area and about 1/3 (about 33%) of the sensing surface comprises an uncovered area. In certain embodiments, the entire surface of the sensing surface is a coated area (ie, 100% of the sensing surface is coated with a translucent film).

[00137]いくつかの実施形態では、感知面の非被覆領域は、センサに関連付けられた臨界角の分析を容易にする。臨界角は、全内部反射が生じる入射角である。臨界角は、センサが作られる材料の特性によって影響を受け、センサの感知面と接触する外部媒体の影響を受けない。そのように、所与のセンサの臨界角は、分析中の内部基準として機能することができる。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、センサに関する臨界角を決定することと、(本明細書でさらに説明する)検出構成要素によって生成された画像上の臨界角に対応するピクセル位置を決定することとを含む。   [00137] In some embodiments, the uncovered area of the sensing surface facilitates analysis of the critical angle associated with the sensor. The critical angle is the incident angle at which total internal reflection occurs. The critical angle is affected by the properties of the material from which the sensor is made and is not affected by the external medium that contacts the sensing surface of the sensor. As such, the critical angle of a given sensor can serve as an internal reference during analysis. In some embodiments, aspects of the invention determine a critical angle for a sensor and determine a pixel location corresponding to a critical angle on an image generated by a detection component (described further herein). Determining.

[00138]本発明の実施形態によるセンサは、任意の適切なサイズと形状とを有することができる。いくつかの実施形態では、センサは、平面と曲面とを有する半円筒形状を有し、感知面は、平面上に配置される。いくつかの実施形態では、センサは、円錐形状または円錐台形状を備える。いくつかの実施形態では、センサは、センサが内部表面(たとえば、凹部の内側の表面)と外部表面とを備えるように、凹形状を有することができる。いくつかの実施形態では、センサは、円錐台状の凹形状を有することができる。   [00138] Sensors according to embodiments of the present invention can have any suitable size and shape. In some embodiments, the sensor has a semi-cylindrical shape having a plane and a curved surface, and the sensing surface is disposed on the plane. In some embodiments, the sensor comprises a cone shape or a truncated cone shape. In some embodiments, the sensor can have a concave shape such that the sensor comprises an inner surface (eg, an inner surface of the recess) and an outer surface. In some embodiments, the sensor can have a frustoconical concave shape.

[00139]いくつかの実施形態では、センサは、2cm、3cm、4cm、5cm、8cm、10cm、12cm、14cm、16cm、または18cmなどの、約1cm〜約20cmの範囲の長さ寸法を有することができる。いくつかの実施形態では、センサは、2cm、3cm、4cm、5cm、8cm、10cm、12cm、14cm、16cm、または18cmなどの、約1cm〜約20cmの範囲の幅寸法を有することができる。いくつかの実施形態では、センサは、2cm、3cm、4cm、5cm、8cm、10cm、12cm、14cm、16cm、または18cmなどの、約1cm〜約20cmの範囲の高さ寸法を有することができる。いくつかの実施形態では、センサは、2cm、3cm、4cm、5cm、8cm、10cm、12cm、14cm、16cm、または18cmなどの、約1cm〜約20cmの範囲の直径を有することができる。   [00139] In some embodiments, the sensor has a length dimension ranging from about 1 cm to about 20 cm, such as 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 14 cm, 16 cm, or 18 cm. Can do. In some embodiments, the sensor can have a width dimension in the range of about 1 cm to about 20 cm, such as 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 14 cm, 16 cm, or 18 cm. In some embodiments, the sensor can have a height dimension ranging from about 1 cm to about 20 cm, such as 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 14 cm, 16 cm, or 18 cm. In some embodiments, the sensor can have a diameter ranging from about 1 cm to about 20 cm, such as 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 14 cm, 16 cm, or 18 cm.

[00140]いくつかの実施形態では、センサは、(たとえば、所与の角度でファセットから反射するように)光信号を所与の方向に導くように構成された1つまたは複数のファセットを備えることができる。本発明の実施形態によるファセットは、任意の適切な面積を有することができ、いくつかの実施形態では、約5mm2、10mm2、15mm2、20mm2、25mm2、30mm2、35mm2、40mm2、45mm2、50mm2、55mm2、60mm2、65mm2、70mm2、75mm2、80mm2、85mm2、90mm2、または95mm2などの約1mm2から約100mm2までの面積の範囲であり得る。センサの実施形態によるファセットは、任意の適切な形状を有することができ、いくつかの実施形態では、正方形、矩形、台形、八角形、楕円形、または円形の形状、またはそれらの任意の組合せであり得る。 [00140] In some embodiments, the sensor comprises one or more facets configured to direct the optical signal in a given direction (eg, reflecting from the facet at a given angle). be able to. Facets according to embodiments of the present invention can have any suitable area, and in some embodiments about 5 mm 2 , 10 mm 2 , 15 mm 2 , 20 mm 2 , 25 mm 2 , 30 mm 2 , 35 mm 2 , 40 mm. in 2, 45mm 2, 50mm 2, 55mm 2, 60mm 2, 65mm 2, 70mm 2, 75mm 2, 80mm 2, 85mm 2, the range of about 1 mm 2 area of up to about 100 mm 2, such as 90 mm 2 or 95 mm 2, possible. Facets according to sensor embodiments can have any suitable shape, and in some embodiments, in a square, rectangular, trapezoidal, octagonal, elliptical, or circular shape, or any combination thereof possible.

[00141]本発明の実施形態によるセンサは、センサの所与の表面上に任意の適切な数のファセットを有することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、センサは、センサの所与の表面上に、2、3、4、5、6、7、8、または9などの、1から10までの範囲の数のファセットを有することができる。特定の実施形態では、センサは、内部表面上の1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10のファセットなどの、内部表面上の1つまたは複数のファセットを有することができ、外部表面上の1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10のファセットなどの、外部表面上の1つまたは複数のファセットを有することもできる。いくつかの実施形態では、ファセットは、光信号を反射するファセットの能力を高めるために、光反射材料で被覆され得る。いくつかの実施形態では、複数のファセットは、異なる形状および/または面積を有することができる。いくつかの実施形態では、複数のファセットは、同じ形状および/または面積を有することができる。   [00141] A sensor according to an embodiment of the invention may have any suitable number of facets on a given surface of the sensor. For example, in some embodiments, the sensor has a number of facets ranging from 1 to 10, such as 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, or 9, on a given surface of the sensor. Can have. In certain embodiments, the sensor has one or more facets on the inner surface, such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 facets on the inner surface. Can have one or more facets on the outer surface, such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 facets on the outer surface. In some embodiments, the facets can be coated with a light reflective material to enhance the facet's ability to reflect the optical signal. In some embodiments, the plurality of facets can have different shapes and / or areas. In some embodiments, the plurality of facets can have the same shape and / or area.

[00142]特定の実施形態では、1つまたは複数のファセットは、反射被覆(たとえば、反射膜、または光学反射材料)で被覆され得る。いくつかの実施形態では、センサのファセットのすべては、反射被覆で被覆され得る。いくつかの実施形態では、センサの特定のファセットは、反射被覆で被覆され、同じセンサ上の他のファセットは、反射被覆で被覆されない。いくつかの実施形態では、選択されたファセットの表面全体は、反射被覆で被覆され得る。いくつかの実施形態では、特定のファセットの表面の一部または区分のみが反射被覆で被覆される。好ましい実施形態では、複数の「肩」ファセットが反射性金被覆で被覆される。たとえば、1つの好ましい実施形態では、図43でラベル付けされたファセット(ならびに感知面の反対側に対称的に配置されたファセット)は、反射被覆(たとえば、反射性金被覆)で被覆される。   [00142] In certain embodiments, one or more facets may be coated with a reflective coating (eg, a reflective film, or an optical reflective material). In some embodiments, all of the sensor facets may be coated with a reflective coating. In some embodiments, certain facets of the sensor are coated with a reflective coating, and other facets on the same sensor are not coated with a reflective coating. In some embodiments, the entire surface of the selected facet can be coated with a reflective coating. In some embodiments, only a portion or section of a particular facet surface is coated with a reflective coating. In a preferred embodiment, a plurality of “shoulder” facets are coated with a reflective gold coating. For example, in one preferred embodiment, the facets labeled in FIG. 43 (as well as facets placed symmetrically on the opposite side of the sensing surface) are coated with a reflective coating (eg, a reflective gold coating).

[00143]いくつかの実施形態では、ファセットの表面上の反射被覆は、約0.5nm、約1nm、約5nm、約10nm、約20nm、約30nm、約40nm、約50nm、約60nm、約70nm、約80nm、約90nm、約100nm、約150nm、約200nm、約250nm、約300nm、約350nm、約400nm、約450nm、約500nm、約550nm、約600nm、約650nm、約700nm、約750nm、約800nm、約850nm、約900nm、または約950nm、またはそれよりも厚い、などの、約0.1nmから約1000nm(1μm)までの厚さの範囲であり得る。任意の適切な技法、たとえば、薄膜堆積技法(たとえば、原子層堆積(ALD)、化学気相堆積(CVD)、蒸着、金属有機化学気相堆積(MOCVD)、スパッタリングなど)、またはそれらの任意の組合せなどを使用して、ファセットの表面上に反射被覆が堆積され得る。主題のセンサの実施形態に従って反射膜内で使用され得る貴金属の非限定的な例は、銅(Cu)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金(Au)、水銀(Hg)、またはそれらの任意の組合せを含む。好ましい実施形態では、反射被覆は、金(Au)を備える。   [00143] In some embodiments, the reflective coating on the facet surface is about 0.5 nm, about 1 nm, about 5 nm, about 10 nm, about 20 nm, about 30 nm, about 40 nm, about 50 nm, about 60 nm, about 70 nm. About 80 nm, about 90 nm, about 100 nm, about 150 nm, about 200 nm, about 250 nm, about 300 nm, about 350 nm, about 400 nm, about 450 nm, about 500 nm, about 550 nm, about 600 nm, about 650 nm, about 700 nm, about 750 nm, about The thickness may range from about 0.1 nm to about 1000 nm (1 μm), such as 800 nm, about 850 nm, about 900 nm, or about 950 nm, or thicker. Any suitable technique, such as a thin film deposition technique (eg, atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), vapor deposition, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), sputtering, etc.), or any of them A reflective coating can be deposited on the surface of the facet, such as using a combination. Non-limiting examples of noble metals that can be used in the reflective film in accordance with the subject sensor embodiments include copper (Cu), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), rhenium ( Re), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), or any combination thereof. In a preferred embodiment, the reflective coating comprises gold (Au).

[00144]いくつかの実施形態では、センサは、1つまたは複数のファセット上に堆積され、センサ(または基板)とファセット上の反射被覆との間に配置された接着層を含むことができる。本発明の実施形態による接着層は、ファセット上の反射被覆の接着を促進する働きをし、ファセットから反射される光信号の1つまたは複数の特性を変調することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、接着層は、特定のファセットから反射される光信号の所望の特性を改善する材料を備えることができる。いくつかの実施形態では、接着層の厚さおよび材料組成は、特定のファセットから反射される光信号の特性を有利に操作するように選択される。   [00144] In some embodiments, the sensor can include an adhesive layer deposited on one or more facets and disposed between the sensor (or substrate) and the reflective coating on the facets. The adhesive layer according to embodiments of the present invention serves to promote adhesion of the reflective coating on the facets and can modulate one or more characteristics of the optical signal reflected from the facets. For example, in some embodiments, the adhesive layer can comprise a material that improves the desired properties of the optical signal reflected from a particular facet. In some embodiments, the thickness and material composition of the adhesive layer is selected to advantageously manipulate the characteristics of the optical signal reflected from a particular facet.

[00145]いくつかの実施形態では、接着層は、約1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、8nm、8.5nm、9nm、9.5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、または195nmなどの、約0.5nmから約200nmまでの厚さの範囲であり得る。任意の適切な技法、たとえば、薄膜堆積技法(たとえば、原子層堆積(ALD)、化学気相堆積(CVD)、蒸着、金属有機化学気相堆積(MOCVD)、スパッタリングなど)、またはそれらの任意の組合せを使用して、センサの表面上(たとえば、センサのファセット上)に接着層が堆積され得る。主題のセンサの実施形態に従って接着層内で使用され得る材料の非限定的な例は、クロム(Cr)、TiO2、TOx、SiO2、SiOx、またはそれらの任意の組合せ(たとえば、それらの混合物または合金)を含む。 [00145] In some embodiments, the adhesion layer is about 1 nm, 1.5 nm, 2 nm, 2.5 nm, 3 nm, 3.5 nm, 4 nm, 4.5 nm, 5 nm, 5.5 nm, 6 nm, 6.5 nm. 7 nm, 7.5 nm, 8 nm, 8.5 nm, 9 nm, 9.5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm, 85 nm 90 nm, 100 nm, 105 nm, 110 nm, 115 nm, 120 nm, 125 nm, 130 nm, 135 nm, 140 nm, 145 nm, 150 nm, 155 nm, 160 nm, 165 nm, 170 nm, 170 nm, 175 nm, 180 nm, 185 nm, 190 nm, or 195 nm, etc. About 200 It can range in thickness up to nm. Any suitable technique, such as a thin film deposition technique (eg, atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), vapor deposition, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), sputtering, etc.), or any of them Using the combination, an adhesive layer may be deposited on the surface of the sensor (eg, on the facet of the sensor). Non-limiting examples of materials that can be used in the adhesive layer in accordance with the subject sensor embodiments include chromium (Cr), TiO 2 , TO x , SiO 2 , SiO x , or any combination thereof (eg, they A mixture or alloy).

[00146]いくつかの実施形態では、センサは、システムの別の構成要素に(たとえば、光学シャーシの構成要素に、プロセッサに、など)識別情報を通信するように構成された1つまたは複数の識別構成要素を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、センサは、たとえば、センサの感知面上に配置された半透明膜のタイプ、センサの感知面上の被覆領域および非被覆領域の構成、センサ内のファセットの構成などに関する情報を光学シャーシに提供する識別構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、センサによって通信される識別情報に応答するように構成される。たとえば、特定の実施形態では、システムは、センサから識別情報を受信し、それに応答して、特定の分析方法を実行するようにシステムを構成する(たとえば、特定の波長を有する1つまたは複数の光信号を生成するようにシステムを構成する)ように構成され得る。本発明の実施形態による識別構成要素は、任意の適切な構成を有することができ、たとえば、バーコード、磁気ストリップ、コンピュータ可読チップなどを含むことができる。本発明の実施形態によるシステムは、センサ上の識別構成要素からの識別情報を受信および/または識別するように構成された対応する識別構成要素を伴って構成され得る。   [00146] In some embodiments, the sensor is configured to communicate one or more identification information to another component of the system (eg, to an optical chassis component, to a processor, etc.). An identification component can be included. For example, in some embodiments, the sensor is, for example, a type of translucent film disposed on the sensing surface of the sensor, a configuration of covered and uncovered regions on the sensor's sensing surface, a configuration of facets in the sensor An identification component that provides information to the optical chassis can be included. In some embodiments, the system is configured to respond to identification information communicated by the sensor. For example, in certain embodiments, the system receives identification information from a sensor and configures the system to perform a particular analysis method in response (eg, one or more having a particular wavelength). The system may be configured to generate an optical signal. An identification component according to embodiments of the present invention can have any suitable configuration and can include, for example, a bar code, a magnetic strip, a computer readable chip, and the like. A system according to embodiments of the present invention may be configured with a corresponding identification component configured to receive and / or identify identification information from an identification component on the sensor.

[00147]主題のセンサの態様は、主題のシステムの別の構成要素(たとえば、以下でさらに説明する光学シャーシ)に対して固定された位置にセンサを保持するように構成された保持構成要素を含む。本発明の実施形態による保持構成要素は、任意の適切な形状と寸法とを有することができ、たとえば、主題のセンサの1つまたは複数の部分から延びるタブまたはフランジの形態をとることができる。いくつかの実施形態では、センサは、センサを、たとえば、光学シャーシなどの別の構成要素に取り外し可能に結合するように構成された保持構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、センサは、オペレータがセンサの無菌状態を損なうことなくセンサの光学シャーシへの結合を達成することができ、センサと物理的に接触することなくセンサを光学シャーシから結合解除することを可能にすることができることを意味する、非接触または無菌方式で、光学シャーシに取り外し可能に結合および/または結合解除するように構成される。   [00147] An aspect of the subject sensor includes a holding component configured to hold the sensor in a fixed position relative to another component of the subject system (eg, an optical chassis described further below). Including. Retention components according to embodiments of the present invention can have any suitable shape and dimensions, for example, can take the form of tabs or flanges that extend from one or more portions of the subject sensor. In some embodiments, the sensor can include a holding component configured to removably couple the sensor to another component, such as, for example, an optical chassis. In some embodiments, the sensor can allow the operator to achieve coupling of the sensor to the optical chassis without compromising the sterility of the sensor, and uncoupling the sensor from the optical chassis without physical contact with the sensor. Is configured to removably couple and / or uncouple to the optical chassis in a non-contact or aseptic manner, meaning that it can be made possible.

[00148]主題のシステムの態様は、センサの無菌操作、ならびにセンサの光学シャーシへの結合(たとえば、取り外し可能な結合)を容易にするように構成された1つまたは複数のセンサ取り付け構成要素を含む。たとえば、特定の実施形態では、センサ取り付け構成要素は、無菌方式でセンサを保持し、ユーザがセンサを光学シャーシに結合することを可能にし、次いで、無菌方式で光学シャーシに結合されたセンサを残してセンサから外れるように構成される。本発明の実施形態によるセンサ取り付け構成要素は、任意の適切な寸法を有することができ、いくつかの実施形態では、センサの少なくとも一部と相補的な表面を含む。いくつかの実施形態では、センサ取り付け構成要素は、センサ取り付け構成要素がセンサから外されるまでセンサの被覆された部分が外部環境にアクセスできないようにするために、センサの外部表面の少なくとも一部を覆うように構成される。いくつかの実施形態では、センサ取り付け構成要素は、任意の適切な技法による滅菌に適合され、滅菌が完了した後にその機能を維持するように適合される。滅菌技法は、当該技術分野において周知であり、たとえば、熱滅菌、ガンマ線照射、化学滅菌(たとえば、エチレンオキシドガス滅菌)、および多くの他の物を含む。本発明の態様は、任意の認識可能な方式でそれらの機能を変えることなく滅菌に適合されたセンサ取り付け構成要素を含む。いくつかの実施形態では、センサ取り付け構成要素は、センサおよびセンサ取り付け構成要素が互いに結合されている間にセンサの滅菌を可能にするように構成される。   [00148] An aspect of the subject system includes one or more sensor mounting components configured to facilitate aseptic operation of the sensor as well as coupling (eg, removable coupling) of the sensor to the optical chassis. Including. For example, in certain embodiments, the sensor mounting component holds the sensor in a sterile manner, allows a user to couple the sensor to the optical chassis, and then leaves the sensor coupled to the optical chassis in a sterile manner. Configured to be detached from the sensor. Sensor mounting components according to embodiments of the present invention can have any suitable dimensions, and in some embodiments include a surface that is complementary to at least a portion of the sensor. In some embodiments, the sensor mounting component is at least a portion of the outer surface of the sensor to prevent the coated portion of the sensor from accessing the external environment until the sensor mounting component is removed from the sensor. Configured to cover. In some embodiments, the sensor mounting component is adapted for sterilization by any suitable technique and is adapted to maintain its function after sterilization is complete. Sterilization techniques are well known in the art and include, for example, heat sterilization, gamma irradiation, chemical sterilization (eg, ethylene oxide gas sterilization), and many others. Aspects of the invention include sensor mounting components that are adapted for sterilization without changing their function in any recognizable manner. In some embodiments, the sensor mounting component is configured to allow sterilization of the sensor while the sensor and the sensor mounting component are coupled to each other.

[00149]主題のセンサの態様は、取り付けられる構成要素の自由度の数に等しい数の制約を提供するように構成された1つまたは複数の運動学的取り付け構成要素を含む。たとえば、6つの自由度を有する3次元オブジェクトについて、(以下でさらに説明する)光学シャーシ上にセンサを取り付けるために、6つの制約を提供する運動学的取り付け構成要素が使用され得る。   [00149] The subject sensor embodiments include one or more kinematic attachment components configured to provide a number of constraints equal to the number of degrees of freedom of the attached components. For example, for a three-dimensional object with six degrees of freedom, a kinematic attachment component that provides six constraints can be used to mount a sensor on an optical chassis (described further below).

[00150]主題のセンサの態様は、センサを(以下でさらに説明する)光学シャーシの1つまたは複数の構成要素と整列させるように構成された1つまたは複数の整列構成要素を含む。いくつかの実施形態では、整列構成要素は、センサを光学シャーシと整列させるテーパ付きセンタリング構成要素を備えることができる。   [00150] A subject sensor aspect includes one or more alignment components configured to align the sensor with one or more components of an optical chassis (discussed further below). In some embodiments, the alignment component can comprise a tapered centering component that aligns the sensor with the optical chassis.

[00151]主題のセンサは、限定はしないが、ガラス、光学グレードプラスチック、ポリマ、それらの組合せなどを含む、様々な適切な材料のいずれかから作製され得る。適切な材料の非限定的な例は、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)ポリスチレン(PS)シクロオレフィンポリマ(たとえば、ZEONEX(登録商標)E48R)、サファイア、ダイアモンド、石英、ジルコン(ジルコニア)など、またはそれらの任意の組合せを含む。いくつかの実施形態では、主題のセンサを作製するために使用される材料は、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.3、1.31、1.32、1.33、1.34、1.35、1.36、1.37、1.38、1.39、1.4、1.41、1.42、1.43、1.44、1.45、1.46、1.47、1.48、1.49、1.5、1.51、1.52、1.53、1.54、1.55、1.56、1.57、1.58、1.59、1.6、1.61、1.62、1.63、1.64、1.65、1.66、1.67、1.68、1.69、1.7、1.71、1.72、1.73、1.74、1.75、1.76、1.77、1.78、1.79、1.8、1.81、1.82、1.83、1.84、1.85、1.86、1.87、1.88、1.89、1.9、1.91、1.92、1.93、1.94、1.95、1.96、1.97、1.98、または1.99などの、約1.2から約2.0までの範囲の屈折率を有することができる。当業者は、適切な光学特性を有する任意の材料が主題のセンサにおいて使用され得ることを認識するであろう。本発明の実施形態によるセンサは、機械加工、3D印刷、および/または成形(たとえば、射出成形)などの任意の適切な技法を使用して製造され得る。いくつかの実施形態では、センサは、適切な技法を使用して製造され得、次いで、センサの表面上に1つまたは複数の組成物(たとえば、半透明膜、接着層、または反射被覆)を堆積させるためにさらに処理され得る。いくつかの実施形態では、センサは、使い捨てであり、1回または複数回の使用の後に廃棄され得る。いくつかの実施形態では、センサは、繰返し使用に適合され、たとえば、使用後に洗浄および滅菌され、次いで再び使用されるように適合される。   [00151] The subject sensors can be made from any of a variety of suitable materials, including but not limited to glass, optical grade plastics, polymers, combinations thereof, and the like. Non-limiting examples of suitable materials include polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) polystyrene (PS) cycloolefin polymer (eg, ZEONEX® E48R), sapphire, diamond, quartz, zircon (zirconia) Or any combination thereof. In some embodiments, the materials used to make the subject sensors are 1.21, 1.22, 1.23, 1.24, 1.25, 1.26, 1.27, 1 .28, 1.29, 1.3, 1.31, 1.32, 1.33, 1.34, 1.35, 1.36, 1.37, 1.38, 1.39, 1.4 1.41, 1.42, 1.43, 1.44, 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.5, 1.51, 1.52, 1 .53, 1.54, 1.55, 1.56, 1.57, 1.58, 1.59, 1.6, 1.61, 1.62, 1.63, 1.64, 1.65 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 1.7, 1.71, 1.72, 1.73, 1.74, 1.75, 1.76, 1.77, 1. .78, 1.79, 1.8, 1.81 1.82, 1.83, 1.84, 1.85, 1.86, 1.87, 1.88, 1.89, 1.9, 1.91, 1.92, 1.93, 1. The refractive index can range from about 1.2 to about 2.0, such as 94, 1.95, 1.96, 1.97, 1.98, or 1.99. One skilled in the art will recognize that any material with suitable optical properties can be used in the subject sensor. Sensors according to embodiments of the present invention may be manufactured using any suitable technique, such as machining, 3D printing, and / or molding (eg, injection molding). In some embodiments, the sensor can be manufactured using a suitable technique and then one or more compositions (eg, translucent film, adhesive layer, or reflective coating) on the surface of the sensor. It can be further processed to deposit. In some embodiments, the sensor is disposable and can be discarded after one or more uses. In some embodiments, the sensor is adapted for repeated use, eg, washed and sterilized after use and then adapted for use again.

[00152]上記で検討したように、本発明の態様は、2つの異なるテスト媒体(たとえば、空気および水)に関する感知面からのデータが検出構成要素の同じ視野または画像フレーム内でキャプチャされ得るように、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成されたセンサを含む。いくつかの実施形態では、センサは、上記で検討したように、検出構成要素の同じ視野または画像フレーム内でデータを生成するために、第1の狭い範囲の入射角にわたって感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、第2の狭い範囲の入射角にわたって感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成される。いくつかの実施形態では、入射角の狭い範囲は、約3度、4度、5度、6度、7度、8度、または9度などの、約2度〜約10度の範囲の度数にわたる。   [00152] As discussed above, aspects of the invention allow data from the sensing surface for two different test media (eg, air and water) to be captured within the same field of view or image frame of the detection component. The first optical signal is guided to interact with the sensing surface at the first incident angle, and the second optical signal is guided to interact with the sensing surface at the second incident angle. Includes sensors. In some embodiments, the sensor interacts with the sensing surface over a first narrow range of incident angles to generate data within the same field of view or image frame of the detection component, as discussed above. And directing the second optical signal to interact with the sensing surface over a second narrow range of incident angles. In some embodiments, the narrow range of incident angles is a power ranging from about 2 degrees to about 10 degrees, such as about 3 degrees, 4 degrees, 5 degrees, 6 degrees, 7 degrees, 8 degrees, or 9 degrees. Over.

[00153]理論にとらわれることなく、センサのために選択される第1および第2の入射角の範囲は、センサを製造するために使用される材料の光学特性、ならびにセンサによって分析されるべき外部媒体に依存する。そのように、第1および第2の入射角、または第1および第2の狭い範囲の入射角は、異なる材料からなるセンサについて異なり得、所与のセンサに関する入射角の範囲は、分析される媒体の予想される屈折率に基づき得る。いくつかの実施形態では、センサは、臨床的意義の入射角のダイナミックレンジを有するように構成され、センサは、サンプルの分析を容易にし、臨床的意義を有するデータ(たとえば、ドライアイ疾患の診断を容易にするデータ)を提供する入射角の範囲にわたって感知面と相互作用するように1つまたは複数の光信号を導くように構成される。当業者は、異なる第1および第2の入射角またはその範囲は、異なるテスト媒体(たとえば、空気および水、空気および涙液など)に関して感知面から検出構成要素の同じ視野内のデータを生成するために、たとえば、センサを製造するために使用される材料の光学特性、感知面と接触させられる外部媒体の特性、半透明膜の特性、および/または(存在する場合)接着層の特性に基づいて選択され得ることを理解されよう。   [00153] Without being bound by theory, the range of first and second angles of incidence selected for the sensor is determined by the optical properties of the material used to manufacture the sensor, as well as the external to be analyzed by the sensor. Depends on the medium. As such, the first and second incident angles, or the first and second narrow ranges of incident angles, may be different for sensors made of different materials, and the range of incident angles for a given sensor is analyzed. It can be based on the expected refractive index of the medium. In some embodiments, the sensor is configured to have a dynamic range of incidence angles of clinical significance, the sensor facilitates analysis of the sample and data having clinical significance (eg, diagnosis of dry eye disease) Configured to direct one or more optical signals to interact with the sensing surface over a range of incident angles providing data. Those skilled in the art will appreciate that different first and second angles of incidence or ranges thereof generate data within the same field of view of the sensing component from the sensing surface for different test media (eg, air and water, air and tears, etc.). For example, based on the optical properties of the material used to manufacture the sensor, the properties of the external medium that is contacted with the sensing surface, the properties of the translucent film, and / or the properties of the adhesive layer (if present) It will be understood that it can be selected.

[00154]いくつかの実施形態では、センサは、(以下に説明する)光学シャーシに結合されたとき、研究室環境、たとえば、臨床検査室環境で使用するように構成されたベンチトップシステムに形成され得る。いくつかの実施形態では、センサは、(以下に説明する)光学シャーシに結合されたとき、ハンドヘルドシステムに形成され得る。好ましい実施形態では、ハンドヘルドシステムは、ペンの寸法と同様の寸法を有する。使用時に、ハンドヘルドシステムは、たとえば、医師によって保持され、分析中のサンプルと接触され得る。   [00154] In some embodiments, the sensor, when coupled to an optical chassis (described below), is formed into a benchtop system configured for use in a laboratory environment, eg, a clinical laboratory environment. Can be done. In some embodiments, the sensor may be formed in a handheld system when coupled to an optical chassis (described below). In a preferred embodiment, the handheld system has dimensions similar to the dimensions of the pen. In use, the handheld system can be held by a physician, for example, and contacted with the sample being analyzed.

[00155]いくつかの実施形態では、センサは、任意の適切な技法による滅菌に適合され、滅菌が完了した後にその機能を維持するように適合される。滅菌技法は、当該技術分野において周知であり、たとえば、熱滅菌、ガンマ線照射、化学滅菌(たとえば、エチレンオキシドガス滅菌)、および多くの他の物を含む。本発明の態様は、任意の認識可能な方式でそれらの機能を変えることなく滅菌に適合されたセンサを含む。   [00155] In some embodiments, the sensor is adapted for sterilization by any suitable technique and is adapted to maintain its function after sterilization is complete. Sterilization techniques are well known in the art and include, for example, heat sterilization, gamma irradiation, chemical sterilization (eg, ethylene oxide gas sterilization), and many others. Aspects of the invention include sensors that are adapted for sterilization without changing their function in any recognizable manner.

[00156]本発明の態様は、複数のセンサを含むキットを含む。いくつかの実施形態では、キットは、複数の同一のセンサを含むことができる。いくつかの実施形態では、キットは、異なる特性を有する2つ以上のセンサ(たとえば、複数の第1のタイプのセンサ、および複数の第2のタイプのセンサ)を含むことができる。本発明の実施形態によるキットは、任意の適切なパッケージングを備えることができ、たとえば、気密パッケージング(たとえば、密封パッケージング)、真空密封パッケージングなどを備えることができる。特定の実施形態では、キットは、無菌であり得る(たとえば、キットの内容物は、無菌であり、キットパッケージングは、内容物の無菌性を維持するように構成される)。いくつかの実施形態では、キットは、複数のセンサを備えることができ、各個別のセンサは、無菌パッケージング内に別々に封止される。いくつかの実施形態では、キットは、無菌ではないが、使用場所において、たとえば、臨床医の診療室または病院においてキットが滅菌され得るように滅菌に適合される。いくつかの実施形態では、キットは、本明細書で説明するように、1つまたは複数のセンサ取り付け構成要素をさらに含むことができる。   [00156] Aspects of the invention include a kit that includes a plurality of sensors. In some embodiments, the kit can include multiple identical sensors. In some embodiments, the kit can include two or more sensors (eg, a plurality of first types of sensors and a plurality of second types of sensors) having different characteristics. Kits according to embodiments of the present invention can comprise any suitable packaging, such as hermetic packaging (eg, hermetic packaging), vacuum hermetic packaging, and the like. In certain embodiments, the kit can be sterile (eg, the contents of the kit are sterile and the kit packaging is configured to maintain the sterility of the contents). In some embodiments, the kit can comprise a plurality of sensors, each individual sensor being sealed separately in aseptic packaging. In some embodiments, the kit is not sterile but is adapted for sterilization so that the kit can be sterilized at the point of use, eg, in a clinician's office or hospital. In some embodiments, the kit can further include one or more sensor mounting components, as described herein.

[00157]いくつかの実施形態では、センサは、貯蔵安定性であり、その機能性を維持しながら、1年から2年以上などの長期間の時間の間貯蔵され得る。特定の実施形態では、センサは、センサが長期間の時間の間貯蔵安定性のままであるように、適切なパッケージングを有するキットにおいて提供され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、センサは、長期間の時間の間の貯蔵安定性を容易にするために、気密パッケージングまたは真空密封パッケージングにおいて提供され得る。   [00157] In some embodiments, the sensor is storage stable and can be stored for extended periods of time, such as one to two years or more, while maintaining its functionality. In certain embodiments, the sensor can be provided in a kit with appropriate packaging so that the sensor remains storage stable for extended periods of time. For example, in some embodiments, the sensor can be provided in hermetic packaging or vacuum sealed packaging to facilitate storage stability for extended periods of time.

[00158]1つの好ましい実施形態では、センサは、シクロオレフィンポリマから製造され、内部表面と外部表面とを有する円錐台状の凹形状を有し、センサは、外部表面上に配置された感知面とともに、内部表面上の2つのファセットと、外部表面上の4つのファセットとを備え、ファセットは、約42度の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、約64度の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成される。この好ましい実施形態では、空気と水の両方からのデータ、または空気と涙液の両方からのデータは、検出構成要素の同じ視野または画像フレーム内で収集され得、それによって、分析において使用され得る画像内の内部基準を提供する。   [00158] In one preferred embodiment, the sensor is made from a cycloolefin polymer and has a frustoconical concave shape having an inner surface and an outer surface, and the sensor is a sensing surface disposed on the outer surface. And two facets on the inner surface and four facets on the outer surface, the facets directing a first optical signal to interact with the sensing surface at an incident angle of about 42 degrees, and about 64 It is configured to direct the second optical signal to interact with the sensing surface at an incident angle of degrees. In this preferred embodiment, data from both air and water, or data from both air and tears, can be collected within the same field of view or image frame of the detection component, and thereby used in the analysis. Provide an internal reference in the image.

[00159]別の好ましい実施形態では、センサは、シクロオレフィンポリマから製造され、内部表面と外部表面とを有する円錐台状の凹形状を有し、センサは、センサの外部表面上に配置された感知面とともに、内部表面上の2つのファセットと、外部表面上の4つのファセットとを備え、ファセットは、約40度〜約45度の範囲の狭い範囲の入射角にわたって感知面と相互作用するように第1の光信号を導くように構成され、約62度〜約67度の範囲の狭い範囲の入射角にわたって感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成される。   [00159] In another preferred embodiment, the sensor is made from a cycloolefin polymer and has a frustoconical concave shape having an inner surface and an outer surface, and the sensor is disposed on the outer surface of the sensor. Along with the sensing surface, it comprises two facets on the inner surface and four facets on the outer surface so that the facets interact with the sensing surface over a narrow range of incident angles ranging from about 40 degrees to about 45 degrees. And directing the second optical signal to interact with the sensing surface over a narrow range of incident angles ranging from about 62 degrees to about 67 degrees.

[00160]ここで図22を参照すると、本発明の一実施形態によるセンサの図が提供されている。図示の実施形態は、金膜を備える感知面を有する射出成形透明プラスチックセンサである。   [00160] Referring now to FIG. 22, a diagram of a sensor according to one embodiment of the present invention is provided. The illustrated embodiment is an injection molded transparent plastic sensor having a sensing surface with a gold film.

[00161]図23は、本発明の実施形態による別のセンサの図である。図示された実施形態では、センサは金膜の感知面を備える。図示されたセンサの上部は、SPRプリズムとして機能する。図示されたセンサの中間部分は、スカート部分であり、図示されたセンサの下部は、(以下でさらに説明する)光学シャーシに接続するベース部分である。   [00161] FIG. 23 is a diagram of another sensor according to an embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the sensor comprises a gold film sensing surface. The upper part of the illustrated sensor functions as an SPR prism. The middle portion of the illustrated sensor is a skirt portion and the lower portion of the illustrated sensor is a base portion that connects to an optical chassis (described further below).

[00162]図24は、本発明の実施形態によるセンサの別の図である。図示の実施形態では、センサは、約42.04度の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導くように構成され、約64.44度の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成される。   [00162] FIG. 24 is another view of a sensor according to an embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the sensor is configured to direct the first optical signal to interact with the sensing surface at an incident angle of about 42.04 degrees, and with the sensing surface at an incident angle of about 64.44 degrees. It is configured to direct the second optical signal to interact.

[00163]図25は、本発明の実施形態によるセンサの別の図である。図示の実施形態では、センサは、約42.04度の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導くように構成され、約64.44度の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成される。感知面上の金被覆、センサの楕円形の外部表面、センサのオプションの湾曲した下面、点光源LED、およびビームスプリッタがさらに示されている。   [00163] FIG. 25 is another view of a sensor according to an embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the sensor is configured to direct the first optical signal to interact with the sensing surface at an incident angle of about 42.04 degrees, and with the sensing surface at an incident angle of about 64.44 degrees. It is configured to direct the second optical signal to interact. Further shown is a gold coating on the sensing surface, an oval outer surface of the sensor, an optional curved lower surface of the sensor, a point source LED, and a beam splitter.

[00164]図42のパネルAは、内部表面と外部表面とを有する円錐台状の凹形状を有する本発明の実施形態によるセンサの側面図である。図示の実施形態では、センサの外部表面は、4つの反射ファセットと、光学シャーシと合致するテーパ付きセンタリング構成要素とを有する。パネルBは、センサの底面図であり、センサの内部表面上の2つのファセットを示す。保持構成要素および運動学的取り付け構成要素も示されている。   [00164] Panel A of FIG. 42 is a side view of a sensor according to an embodiment of the present invention having a frustoconical concave shape having an inner surface and an outer surface. In the illustrated embodiment, the outer surface of the sensor has four reflective facets and a tapered centering component that mates with the optical chassis. Panel B is a bottom view of the sensor, showing two facets on the inner surface of the sensor. A retention component and a kinematic attachment component are also shown.

[00165]図43は、図42に示されたセンサの斜視図である。複数の保持取り付け具、ならびにセンサの外部表面上の感知面および4つのファセットが見える。   [00165] FIG. 43 is a perspective view of the sensor shown in FIG. Multiple holding fixtures are visible, as well as the sensing surface and four facets on the outer surface of the sensor.

[00166]図44のパネルAは、内部表面と外部表面とを有する円錐台状の凹形状を有する本発明の実施形態によるセンサの側面図である。図示の実施形態では、センサの外部表面は、4つの反射ファセットと、光学シャーシと合致するテーパ付きセンタリング構成要素とを有する。パネルBは、センサの側面図であり、センサを製造するプロセス中に金型を通る材料の流れを示す破線を示す。運動学的な取り付け位置も示されている。   [00166] Panel A of FIG. 44 is a side view of a sensor according to an embodiment of the present invention having a frustoconical concave shape having an inner surface and an outer surface. In the illustrated embodiment, the outer surface of the sensor has four reflective facets and a tapered centering component that mates with the optical chassis. Panel B is a side view of the sensor, showing broken lines showing the flow of material through the mold during the process of manufacturing the sensor. The kinematic attachment position is also shown.

[00167]図45は、本発明の実施形態によるセンサの上面端面図である。図示されたセンサは、被覆領域と非被覆領域とを備える感知面を含む。センサを光学シャーシに取り外し可能に結合するように構成された3つの保持構成要素またはタブも示されている。   [00167] FIG. 45 is a top end view of a sensor according to an embodiment of the present invention. The illustrated sensor includes a sensing surface comprising a covered area and an uncovered area. Three holding components or tabs configured to removably couple the sensor to the optical chassis are also shown.

[00168]図47は、本発明の実施形態によるセンサの透視斜視図である。
光学シャーシ
[00169]上記で要約したように、本発明の態様は、光信号生成構成要素と検出構成要素とを備える光学シャーシを含む。いくつかの実施形態では、光学シャーシは、光信号操作構成要素を備えることができる。これらの態様の各々について、以下でより詳細に説明する。
[00168] FIG. 47 is a perspective perspective view of a sensor according to an embodiment of the present invention.
Optical chassis
[00169] As summarized above, aspects of the present invention include an optical chassis comprising an optical signal generation component and a detection component. In some embodiments, the optical chassis can comprise an optical signal manipulation component. Each of these aspects is described in more detail below.

[00170]本発明の態様は、光信号を生成するように構成された1つまたは複数の光信号生成構成要素を含む。いくつかの実施形態では、光信号生成構成要素は、たとえば、レーザ、発光ダイオード(LED)、点光源LED、または分光フィルタを有する白色光源などの、光信号を生成する光源を含むことができる。いくつかの実施形態では、光学シャーシは、2、3、4、5、6、7、8、または9つの光信号生成構成要素などの、1〜10の範囲の数の光信号生成構成要素を含むことができる。   [00170] Aspects of the invention include one or more optical signal generation components configured to generate an optical signal. In some embodiments, the optical signal generation component can include a light source that generates an optical signal, such as, for example, a laser, a light emitting diode (LED), a point source LED, or a white light source with a spectral filter. In some embodiments, the optical chassis includes a number of optical signal generation components in the range of 1-10, such as 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, or 9 optical signal generation components. Can be included.

[00171]本発明の実施形態による光信号生成構成要素は、UV光から可視光、赤外光までの範囲の任意の適切な波長を有する光を生成するように構成され得る(たとえば、任意の適切な発光スペクトルを有してもよい)。いくつかの実施形態では、光信号は、約325、350、375、387、393、400、425、433、445、450、467、475、488、490、492、494、495、500、502、505、510、516、517、520、525、545、550、567、573、574、575、585、596、600、603、605、611、625、633、645、650、655、667、670、673、675、690、694、700、725、750、775、800、825、850、855、875、900、925、940、950、975、1000、1025、1033、1050、1060、1075、1100、1125、1150、1175、1200、1225、1250、1270、1275、1300、1325、1350、1375、1400、1425、1450、または1475nmなどの、約300nm〜約1500nmの範囲の波長を有することができる。いくつかの実施形態では、光信号は、約855nmの波長を有することができる。いくつかの実施形態では、光源は、約950nmの波長を有することができる。   [00171] An optical signal generation component according to embodiments of the present invention may be configured to generate light having any suitable wavelength ranging from UV light to visible light, infrared light (eg, any May have a suitable emission spectrum). In some embodiments, the optical signal is about 325, 350, 375, 387, 393, 400, 425, 433, 445, 450, 467, 475, 488, 490, 492, 494, 495, 500, 502, 505, 510, 516, 517, 520, 525, 545, 550, 567, 573, 574, 575, 585, 596, 600, 603, 605, 611, 625, 633, 645, 650, 655, 667, 670, 673, 675, 690, 694, 700, 725, 750, 775, 800, 825, 850, 855, 875, 900, 925, 940, 950, 975, 1000, 1025, 1033, 1050, 1060, 1075, 1100, 1125, 1150, 1175, 1200, 1225, 1250, 12 0,1275,1300,1325,1350,1375,1400,1425,1450 or the like 1475 nm,, it may have a wavelength in the range of about 300nm~ about 1500 nm. In some embodiments, the optical signal can have a wavelength of about 855 nm. In some embodiments, the light source can have a wavelength of about 950 nm.

[00172]本発明の実施形態による光信号生成構成要素は、様々な方法で光信号を生成するように構成され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、光信号生成構成要素は、光信号を連続的に生成するように構成される。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の光信号生成構成要素が、2つの異なる波長を有する光信号を同時に生成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、光信号生成構成要素は、ゲーテッド方式で測定され得る点滅光信号を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、光信号生成構成要素は、単一の波長を有する光信号を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、光信号生成構成要素は、同じ光信号生成構成要素が2つ以上の異なる波長の光信号を生成することができるように、異なる波長を有する複数の光信号を生成するように構成される。   [00172] An optical signal generation component according to embodiments of the present invention may be configured to generate an optical signal in various ways. For example, in some embodiments, the optical signal generation component is configured to continuously generate an optical signal. In some embodiments, one or more optical signal generation components may be configured to simultaneously generate optical signals having two different wavelengths. In some embodiments, the optical signal generation component is configured to generate a flashing optical signal that can be measured in a gated fashion. In some embodiments, the optical signal generation component is configured to generate an optical signal having a single wavelength. In some embodiments, the optical signal generation component generates multiple optical signals having different wavelengths so that the same optical signal generation component can generate two or more different wavelength optical signals. Configured as follows.

[00173]いくつかの実施形態では、光学シャーシは、1つまたは複数の光信号の経路内に物理的障害物を置くように構成または適合された光機械構成要素を備える。物理的障害物は、検出構成要素によって検出され分析され得る1つまたは複数の基準信号を作成する。いくつかの実施形態では、光機械構成要素は、光信号の垂直または水平の影または遮蔽された領域が検出構成要素によって検出され得るように、1つまたは複数の光信号内に垂直または水平の障害物を作成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、光機械構成要素は、光信号の垂直および水平の影または遮蔽された領域の組合せが検出構成要素によって検出され得るように、1つまたは複数の光信号内に垂直および水平の障害物の組合せを作成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、光機械構成要素は、光信号の円形または楕円形の影または遮蔽された領域が検出構成要素によって検出され得るように、1つまたは複数の光信号内に円形または楕円形の障害物を作成するように構成され得る。   [00173] In some embodiments, the optical chassis comprises optomechanical components configured or adapted to place physical obstacles in the path of one or more optical signals. The physical obstacle creates one or more reference signals that can be detected and analyzed by the detection component. In some embodiments, the optomechanical component is a vertical or horizontal in one or more optical signals such that vertical or horizontal shadows or occluded areas of the optical signal can be detected by the detection component. Can be configured to create an obstacle. In some embodiments, the optomechanical component is vertically and vertically within one or more optical signals such that a combination of vertical and horizontal shadows or occluded areas of the optical signal can be detected by the detection component. It can be configured to create a horizontal obstacle combination. In some embodiments, the optomechanical component is circular or elliptical in one or more optical signals such that a circular or elliptical shadow or occluded region of the optical signal can be detected by the detection component. It can be configured to create a shape obstacle.

[00174]本発明の態様は、主題のセンサからの1つまたは複数の光信号を検出し、そこからデータを生成するように構成された検出構成要素を含む。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、主題のセンサからの1つまたは複数の光信号を検出し、分析のためのデータの画像(たとえば、デジタル画像)を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、1つまたは複数の光信号から複数の画像を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、1秒あたり10、20、30、40、50、60、70、80、90、または100以上などの、1秒あたり複数の画像を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、センサから受信された1つまたは複数の光信号のビデオを生成するように構成されたビデオ記録構成要素(たとえば、ビデオカメラ)を備える。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、ビデオの1つまたは複数の画像フレームをキャプチャし、以下でさらに説明するように、1つまたは複数の画像フレームにさらなる処理を施すように構成される。   [00174] Aspects of the invention include a detection component configured to detect one or more optical signals from a subject sensor and generate data therefrom. In some embodiments, the detection component is configured to detect one or more optical signals from the subject sensor and generate an image of the data (eg, a digital image) for analysis. In some embodiments, the detection component is configured to generate multiple images from one or more optical signals. In some embodiments, the detection component generates multiple images per second, such as 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, or 100 or more per second. Composed. In some embodiments, the detection component comprises a video recording component (eg, a video camera) configured to generate a video of one or more optical signals received from the sensor. In some embodiments, the detection component is configured to capture one or more image frames of the video and perform further processing on the one or more image frames, as further described below. .

[00175]本発明の実施形態による検出構成要素は、入力として光信号を受信し、光信号を分析のために検出器に導くように構成される。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、特定の波長の光、または特定の波長範囲の光のみが検出構成要素に入ることを可能にするように構成され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、検出構成要素は、特定の波長範囲の光のみが検出構成要素に入ることを可能にするように構成された1つまたは複数の光学フィルタを含むことができる。   [00175] A detection component according to an embodiment of the invention is configured to receive an optical signal as input and direct the optical signal to a detector for analysis. In some embodiments, the detection component may be configured to allow only a specific wavelength of light or only a specific wavelength range of light to enter the detection component. For example, in some embodiments, the detection component can include one or more optical filters configured to allow only light in a particular wavelength range to enter the detection component.

[00176]いくつかの実施形態では、検出構成要素は、フォトダイオードを備える1つまたは複数の検出器を含むことができる。本発明の実施形態によるフォトダイオードは、光の光子を吸収し、光を測定され得る電流に変換するように構成される。いくつかの実施形態では、フォトダイオードは、1つまたは複数の光学フィルタ、レンズ、または、光エネルギーを測定のために電流に変換するために使用され得る任意の他の適切な構成要素を含んでもよい。   [00176] In some embodiments, the detection component can include one or more detectors comprising a photodiode. A photodiode according to an embodiment of the invention is configured to absorb photons of light and convert the light into a current that can be measured. In some embodiments, the photodiode may include one or more optical filters, lenses, or any other suitable component that can be used to convert light energy into current for measurement. Good.

[00177]いくつかの実施形態では、検出構成要素は、1つまたは複数の光電子増倍管(PMT)を含むことができる。本発明の実施形態によるPMTは、入射光信号によって生成された電流を増倍することによって入射光子を検出するように構成される。   [00177] In some embodiments, the detection component can include one or more photomultiplier tubes (PMTs). A PMT according to an embodiment of the invention is configured to detect incident photons by multiplying the current generated by the incident optical signal.

[00178]いくつかの実施形態では、検出構成要素は、1つまたは複数のアバランシェフォトダイオード(APD)、またはガイガーモードアバランシェフォトダイオードもしくはG−APDとしても知られるシングルフォトンアバランシェフォトダイオード(SPAD)を含むことができる。本発明の実施形態によるAPDおよびSPADは、入射電磁放射を検出するために半導体デバイス内の光子トリガアバランシェ電流を利用することによって単一光子レベルに至るまでの光信号(低強度信号など)を検出することができる。   [00178] In some embodiments, the detection component comprises one or more avalanche photodiodes (APDs), or single photon avalanche photodiodes (SPADs), also known as Geiger mode avalanche photodiodes or G-APDs. Can be included. APDs and SPADs according to embodiments of the present invention detect optical signals (such as low intensity signals) down to a single photon level by utilizing photon triggered avalanche currents in a semiconductor device to detect incident electromagnetic radiation. can do.

[00179]いくつかの実施形態では、検出構成要素は、検出器を横切る光パルスの時間変化する偏向を生じさせることによって、光パルスの時間プロファイルを検出器上の空間プロファイルに変換することによって動作する1つまたは複数のストリークカメラを含むことができる。   [00179] In some embodiments, the detection component operates by converting the time profile of the light pulse into a spatial profile on the detector by causing a time-varying deflection of the light pulse across the detector. One or more streak cameras can be included.

[00180]いくつかの実施形態では、検出構成要素は、画像センサを有する1つまたは複数の検出器を含むことができる。本発明の実施形態による画像センサは、光学画像を電子信号に変換するように構成される。画像センサの例は、限定はしないが、電荷結合素子(CCD)、および相補型金属酸化膜半導体(CMOS)、またはN型金属酸化膜半導体デバイスを含む。いくつかの実施形態では、画像センサは、アクティブピクセルセンサ(APS)であり得る。   [00180] In some embodiments, the detection component can include one or more detectors having an image sensor. An image sensor according to an embodiment of the present invention is configured to convert an optical image into an electronic signal. Examples of image sensors include, but are not limited to, charge coupled devices (CCD) and complementary metal oxide semiconductor (CMOS) or N type metal oxide semiconductor devices. In some embodiments, the image sensor may be an active pixel sensor (APS).

[00181]いくつかの実施形態では、検出構成要素は、1つまたは複数のカメラを含むことができる。いくつかの実施形態では、カメラは、きわめて低いノイズと、高速フレームレートと、広いダイナミックレンジと、高量子効率(QE)と、高解像度と、大きい視野とを提供するCCDカメラまたはサイエンティフィックCMOSカメラ(sCMOS)である。そのようなカメラは、科学技術ベンダーから商業的に入手可能である。   [00181] In some embodiments, the detection component can include one or more cameras. In some embodiments, the camera is a CCD camera or scientific CMOS that provides extremely low noise, high frame rate, wide dynamic range, high quantum efficiency (QE), high resolution, and large field of view. It is a camera (sCMOS). Such cameras are commercially available from science and technology vendors.

[00182]いくつかの実施形態では、検出構成要素は、1つまたは複数のリニアアレイセンサ(LAS)を含むことができる。本発明の実施形態によるリニアアレイセンサは、定義された露光時間にわたって入射光を測定し、アレイ内の各ピクセルの露光を表す電圧またはデジタル出力を生成するように構成された積分光感知ピクセルの線形アレイを備える。LASは、当該技術分野において周知であり、様々な寸法およびピクセル解像度(DPI)において一般的に利用可能である。いくつかの実施形態では、LASのアナログ出力は、デジタル信号処理を実行するために、アナログ−デジタルコンバータ(ADC)に直接インターフェースされ得る。   [00182] In some embodiments, the detection component can include one or more linear array sensors (LAS). A linear array sensor according to an embodiment of the present invention measures the incident light over a defined exposure time and produces a voltage or digital output representative of the exposure of each pixel in the array. With an array. LAS is well known in the art and is generally available in various dimensions and pixel resolution (DPI). In some embodiments, the analog output of the LAS can be interfaced directly to an analog-to-digital converter (ADC) to perform digital signal processing.

[00183]いくつかの実施形態では、検出構成要素は、主題のセンサから受信された1つまたは複数の光信号の画像を生成し、画像を、撮像アレイ内の座標系上に編成された複数のピクセルを備えるデジタル画像に変換またはレンダリングするように構成される。いくつかの実施形態では、デジタル画像は、2次元座標系、たとえば、それに関連付けられたx、y座標系を有することができ、デジタル画像内の各ピクセルは、x、y座標を割り当てられる。特定の実施形態では、検出構成要素は、グレースケールデジタル画像を生成することができ、デジタル画像内の各ピクセルは、白色から黒色までの範囲のモノクロ階調に対応するグレースケール値を割り当てられる。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、カラーデジタル画像を生成することができ、デジタル画像内の各ピクセルは、色を割り当てられる。いくつかの実施形態では、撮像アレイのx方向におけるピクセルの数は、約1000、1500、2000、2500、3000、または3500以上などの、約500〜約4000以上の範囲である。いくつかの実施形態では、撮像アレイのy方向におけるピクセルの数は、約1000、1500、2000、2500、3000、または3500などの、約500〜約4000以上の範囲である。主題のセンサから受信された1つまたは複数の信号から画像を生成することができる任意の検出構成要素が、主題のシステムおよび方法に従って使用され得る。   [00183] In some embodiments, the detection component generates an image of one or more optical signals received from the subject sensor, and the plurality of images are organized on a coordinate system in the imaging array. Configured to be converted or rendered into a digital image comprising a plurality of pixels. In some embodiments, the digital image can have a two-dimensional coordinate system, eg, an x, y coordinate system associated with it, and each pixel in the digital image is assigned an x, y coordinate. In certain embodiments, the detection component can generate a grayscale digital image, and each pixel in the digital image is assigned a grayscale value corresponding to a monochrome tone ranging from white to black. In some embodiments, the detection component can generate a color digital image, and each pixel in the digital image is assigned a color. In some embodiments, the number of pixels in the x direction of the imaging array ranges from about 500 to about 4000 or more, such as about 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, or 3500 or more. In some embodiments, the number of pixels in the y direction of the imaging array ranges from about 500 to about 4000 or more, such as about 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, or 3500. Any detection component capable of generating an image from one or more signals received from the subject sensor may be used in accordance with the subject system and method.

[00184]主題のシステムの態様は、光信号の1つまたは複数の特性を操作するように構成された光信号操作構成要素を含む。光信号操作構成要素の例は、限定はしないが、ミラー、レンズ(たとえば、円柱レンズ、複レンズ、コリメートレンズ)、ビームスプリッタ、プリズム(たとえば、ビーム平行移動プリズム)、回折格子、光電子増倍管、光学フィルタ(たとえば、周辺光を低減または除去することができるロングパスフィルタ、バッフル構成要素などの、たとえば、外部周辺光を低減する光学フィルタ)、ビーム整形光学系、光導波路、偏光子、空間フィルタ/空間アパーチャなどを含む。本発明の実施形態による光信号操作構成要素は、いくつかの実施形態では、複数の同じ個々の構成要素(たとえば、複数の光電子増倍管、複数の偏光子など)を含む、任意の適切な数の個々の構成要素を含むことができる。   [00184] Aspects of the subject system include an optical signal manipulation component configured to manipulate one or more characteristics of the optical signal. Examples of optical signal manipulation components include, but are not limited to, mirrors, lenses (eg, cylindrical lenses, double lenses, collimating lenses), beam splitters, prisms (eg, beam translation prisms), diffraction gratings, photomultiplier tubes. Optical filters (eg, long pass filters that can reduce or eliminate ambient light, baffle components, etc., optical filters that reduce external ambient light, for example), beam shaping optics, optical waveguides, polarizers, spatial filters / Includes spatial apertures. An optical signal manipulation component according to embodiments of the present invention, in some embodiments, includes any suitable component that includes a plurality of the same individual components (eg, a plurality of photomultiplier tubes, a plurality of polarizers, etc.). A number of individual components can be included.

[00185]いくつかの実施形態では、主題のシステムの態様は、1つまたは複数の空間アパーチャを含む。本発明の実施形態による空間アパーチャ(空間フィルタとしても知られる)は、システムの1つまたは複数の光学構成要素における不完全性または変動による光ビームにおける収差を除去するように構成された構成要素である。いくつかの実施形態では、空間アパーチャは、光信号の光路内に配置され、光信号の望ましくない部分または構造に対応する光を遮蔽しながら、光信号の所望の部分がアパーチャを通過することを可能にするアパーチャまたは開口部を含む。本発明の実施形態による空間アパーチャは、光が通過することを可能にする小さい円形アパーチャまたは「ピンホール」アパーチャを含むことができる。いくつかの実施形態では、空間アパーチャは、その直径が100、150、200、250、300、350、400、または450μmなどの、50μm〜500μmの範囲のアパーチャを有する。特定の実施形態では、空間アパーチャは、そのサイズが可変であるアパーチャを含んでもよく、主題の方法は、空間アパーチャのサイズを変化させること(たとえば、直径を変化させること)を含んでもよい。特定の実施形態では、空間アパーチャは、そのサイズが100、150、200、250、300、350、400、または450μmなど、50μmから500μmまで変化され得るアパーチャを含んでもよい。   [00185] In some embodiments, aspects of the subject system include one or more spatial apertures. A spatial aperture (also known as a spatial filter) according to embodiments of the present invention is a component configured to remove aberrations in a light beam due to imperfections or variations in one or more optical components of the system. is there. In some embodiments, the spatial aperture is disposed in the optical path of the optical signal to shield the light corresponding to the undesirable portion or structure of the optical signal while allowing the desired portion of the optical signal to pass through the aperture. Includes apertures or openings to allow. Spatial apertures according to embodiments of the present invention can include small circular or “pinhole” apertures that allow light to pass through. In some embodiments, the spatial aperture has an aperture in the range of 50 μm to 500 μm, such as 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, or 450 μm in diameter. In certain embodiments, the spatial aperture may include an aperture whose size is variable, and the subject method may include changing the size of the spatial aperture (eg, changing the diameter). In certain embodiments, the spatial aperture may include an aperture whose size may vary from 50 μm to 500 μm, such as 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, or 450 μm.

[00186]特定の実施形態では、光信号操作構成要素は、コリメートされた光信号を作成するために光源からの光信号を整形するために使用され得る。特定の実施形態では、光信号をコリメートされた光信号に成形するために、1つまたは複数の光学構成要素が使用され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、光コリメートレンズまたはレンズの集合が、光信号の経路内に配置され得、光源からの光信号をコリメートされた光信号に整形するために使用され得る。   [00186] In certain embodiments, the optical signal manipulation component may be used to shape the optical signal from the light source to create a collimated optical signal. In certain embodiments, one or more optical components may be used to shape the optical signal into a collimated optical signal. For example, in some embodiments, a light collimating lens or collection of lenses can be placed in the path of the light signal and used to shape the light signal from the light source into a collimated light signal.

[00187]いくつかの実施形態では、光信号操作構成要素は、光信号を偏光するように構成された1つまたは複数の偏光子を含むことができる。偏光は、p偏光(すなわち、横磁気(TM)偏光)であり得、またはs偏光(すなわち、横電気(TE)偏光)、もしくはそれらの任意の組合せであり得る。いくつかの実施形態では、光信号操作構成要素は、光信号を偏光するように構成された楕円偏光子および/または円偏光子を含むことができる。   [00187] In some embodiments, the optical signal manipulation component can include one or more polarizers configured to polarize the optical signal. The polarization can be p-polarization (ie, transverse magnetic (TM) polarization), or s-polarization (ie, transverse electrical (TE) polarization), or any combination thereof. In some embodiments, the optical signal manipulation component can include an elliptical polarizer and / or a circular polarizer configured to polarize the optical signal.

[00188]本発明の態様は、主題のシステムまたはセンサの1つまたは複数の構成要素を制御するおよび/または動作させるように構成または適合された、コントローラと、プロセッサと、コンピュータ可読媒体とを含む。いくつかの実施形態では、システムは、本明細書で説明するように主題のシステムまたはセンサの1つまたは複数の構成要素と通信し、たとえば、本明細書で説明した1つまたは複数の方法を実行するために、システムの態様を制御する、および/または主題のシステムの1つまたは複数の動作または機能を実行するように構成されたコントローラを含む。いくつかの実施形態では、システムは、プロセッサと、メモリ媒体および/または記憶媒体を含み得るコンピュータ可読媒体とを含む。コンピュータ可読メモリ上のコンピュータ可読命令(または「ファームウェア」、すなわち、読出し専用メモリにプログラムされた永続的なソフトウェア)として具体化されたアプリケーションおよび/またはオペレーティングシステムは、限定はしないが、本明細書で説明した方法ステップの1つもしくは複数を実行すること、主題のセンサおよび/もしくはシステムから得られたデータを取得および処理すること、ならびに/または分析のためにデータに1つもしくは複数のアルゴリズムもしくは他の操作を適用することによって、本明細書で説明した機能の一部またはすべてを提供するためにプロセッサによって実行され得る。いくつかの実施形態では、ファームウェアは、感知面と接触して配置された媒体の1つまたは複数の画像をキャプチャする1つまたは複数の画像キャプチャシーケンスを実行するための命令を含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、1つもしくは複数の画像を処理するため、(たとえば、テストサンプルの浸透圧を決定するために)1つもしくは複数の画像からのデータを分析するため、またはそれらの任意の組合せのために使用され得る1つまたは複数のアルゴリズムを実行するための命令を含むソフトウェアを含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、1つまたは複数の方法を自動的に実行するように構成され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、システムは、特定のイベント、たとえば、センサの光学シャーシへの結合、ユーザ入力の受信(たとえば、ユーザからの活性化信号の受信)などに応答して、1つもしくは複数の画像キャプチャシーケンスおよび/または画像またはデータ処理アルゴリズムを自動的に実行するように構成され得る。   [00188] Aspects of the invention include a controller, a processor, and a computer-readable medium configured or adapted to control and / or operate one or more components of a subject system or sensor. . In some embodiments, the system communicates with one or more components of the subject system or sensor as described herein, eg, one or more methods described herein. To perform, includes a controller configured to control aspects of the system and / or perform one or more operations or functions of the subject system. In some embodiments, the system includes a processor and a computer readable medium that may include a memory medium and / or a storage medium. Applications and / or operating systems embodied as computer readable instructions (or “firmware”, ie, permanent software programmed into read-only memory) on a computer readable memory include, but are not limited to, Performing one or more of the described method steps, acquiring and processing data obtained from the subject sensors and / or systems, and / or one or more algorithms or other on the data for analysis Can be performed by the processor to provide some or all of the functionality described herein. In some embodiments, the firmware can include instructions for performing one or more image capture sequences that capture one or more images of the media placed in contact with the sensing surface. In some embodiments, the system processes one or more images, analyzes data from one or more images (eg, to determine the osmotic pressure of a test sample), or Software including instructions for executing one or more algorithms that may be used for any combination thereof may be included. In some embodiments, the system may be configured to automatically perform one or more methods. For example, in some embodiments, the system may respond to certain events, such as coupling of a sensor to the optical chassis, receiving user input (eg, receiving an activation signal from a user), etc. Or it may be configured to automatically execute multiple image capture sequences and / or image or data processing algorithms.

[00189]いくつかの実施形態では、システムは、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)などのユーザインターフェース、および/またはユーザからの入力を受信し、本明細書で説明される方法の1つまたは複数を実行するように適合または構成された1つまたは複数のユーザ入力デバイスを含む。いくつかの実施形態では、GUIは、データまたは情報をユーザに表示するように構成される。   [00189] In some embodiments, the system receives a user interface, such as a graphical user interface (GUI), and / or input from the user and performs one or more of the methods described herein. One or more user input devices adapted or configured to. In some embodiments, the GUI is configured to display data or information to the user.

[00190]いくつかの実施形態では、システムは、センサの1つもしくは複数の部分および/または光学シャーシの1つもしくは複数の構成要素の温度を制御するように構成された1つまたは複数の温度制御要素を含む。たとえば、いくつかの実施形態では、システムは、センサまたは光学シャーシを目標温度範囲内に維持するように構成された温度コントローラを含む。システムの実施形態による温度制御要素は、抵抗ヒータ、熱電ヒータまたはクーラ、ファンなどを含んでもよい。   [00190] In some embodiments, the system is configured with one or more temperatures configured to control the temperature of one or more portions of the sensor and / or one or more components of the optical chassis. Contains control elements. For example, in some embodiments, the system includes a temperature controller configured to maintain the sensor or optical chassis within a target temperature range. Temperature control elements according to system embodiments may include resistance heaters, thermoelectric heaters or coolers, fans, and the like.

[00191]いくつかの実施形態では、システムは、外部環境の1つまたは複数の特性を測定するように構成された1つまたは複数の環境分析構成要素を含む。たとえば、いくつかの実施形態では、システムは、環境の温度を測定することができる温度センサ(たとえば、温度計または熱電対)を含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、環境の圧力(たとえば、気圧)を測定することができる圧力センサ(たとえば、気圧計)を含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、外部環境の湿度を測定することができる湿度センサ(たとえば、湿度計、湿度センサ)を含むことができる。特定の態様では、主題のシステムは、サンプルを分析するときに外部環境の1つまたは複数の特性について考慮または補正するように構成される。たとえば、いくつかの実施形態では、プロセッサは、サンプルを分析するときに、たとえば、外部温度について考慮するように構成される。   [00191] In some embodiments, the system includes one or more environmental analysis components configured to measure one or more characteristics of the external environment. For example, in some embodiments, the system can include a temperature sensor (eg, a thermometer or thermocouple) that can measure the temperature of the environment. In some embodiments, the system can include a pressure sensor (eg, a barometer) that can measure the pressure (eg, barometric pressure) of the environment. In some embodiments, the system can include a humidity sensor (eg, hygrometer, humidity sensor) that can measure the humidity of the external environment. In certain aspects, the subject system is configured to consider or correct for one or more characteristics of the external environment when analyzing the sample. For example, in some embodiments, the processor is configured to consider, for example, external temperatures when analyzing a sample.

[00192]主題のシステムの態様はまた、システムの2つ以上の構成要素間でデータを交換/送信するために使用され得る接続を確立するように構成された、たとえば、USBポート、イーサネット(登録商標)ポート、または他のデータポートなどの、データ交換機能を含む。主題のシステムの態様はまた、システムの2つ以上の構成要素間でデータをワイヤレス送信するように構成された、WiFi構成要素などのワイヤレス送信構成要素を含む。たとえば、いくつかの実施形態では、システムは、センサから得られたデータを、記憶するためにデータベースまたはリポジトリに送信することができる。   [00192] Aspects of the subject system are also configured to establish a connection that can be used to exchange / transmit data between two or more components of the system, eg, USB port, Ethernet (registration) Data exchange functions, such as a trademark port or other data port. The subject system aspects also include a wireless transmission component, such as a WiFi component, configured to wirelessly transmit data between two or more components of the system. For example, in some embodiments, the system can send data obtained from sensors to a database or repository for storage.

[00193]主題のシステムの態様はまた、主題のシステムによって取得されたデータを記憶および/または分析するために使用され得る、1つまたは複数のコンピュータプロセッサ、データストレージ、および/またはデータベース構成要素を含んでもよい。そのような構成要素は、たとえば、USB接続を介して、主題のシステムの他の構成要素に物理的に接続され得、または、たとえば、WiFi接続を介して、もしくはインターネットを介して、主題のシステムの他の構成要素とワイヤレス通信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、主題のシステムのコンピュータプロセッサ、データストレージ、および/またはデータベース構成要素は、遠隔に配置されてもよく、たとえば、センサの物理的位置とは異なる物理的位置に配置されてもよい。   [00193] Aspects of the subject system can also include one or more computer processors, data storage, and / or database components that can be used to store and / or analyze data acquired by the subject system. May be included. Such a component may be physically connected to other components of the subject system, eg, via a USB connection, or the subject system, eg, via a WiFi connection or via the Internet. It may be configured to communicate wirelessly with other components. In some embodiments, the computer processor, data storage, and / or database components of the subject system may be remotely located, eg, located at a physical location that is different from the physical location of the sensor. Also good.

[00194]主題のシステムの態様はまた、主題のシステムに電力を提供するように構成された、バッテリおよび/または電力ケーブルなどの、1つまたは複数の電力構成要素を含んでもよい。本発明の実施形態による電力構成要素は、モジュール式であってもよく、電力を提供する目的のために主題のシステムに取り外し可能に結合されるように構成されてもよく、たとえば、主題のシステムに挿入されるか、または他の方法で結合されるように構成された1つまたは複数のバッテリまたはバッテリパックである。いくつかの実施形態では、主題のシステムは、標準的な電源コンセントとの電気的接触を確立するように構成された電力ケーブルを含む。いくつかの実施形態では、システムは、システムの1つまたは複数の構成要素(たとえば、光学シャーシまたはその構成要素)を再充電するように構成されたベースユニットを含むことができる。   [00194] Aspects of the subject system may also include one or more power components, such as batteries and / or power cables, configured to provide power to the subject system. Power components according to embodiments of the present invention may be modular and may be configured to be removably coupled to the subject system for the purpose of providing power, eg, the subject system One or more batteries or battery packs configured to be inserted into or otherwise coupled to. In some embodiments, the subject system includes a power cable configured to establish electrical contact with a standard power outlet. In some embodiments, the system can include a base unit configured to recharge one or more components of the system (eg, the optical chassis or components thereof).

[00195]いくつかの実施形態では、システムは、システムの1つまたは複数の構成要素を衛生化するように構成された1つまたは複数の消毒構成要素を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、システムは、システムの1つまたは複数の部分をUV光で照明するように構成されたUV光消毒構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、消毒構成要素は、上記で説明したようにシステムの1つまたは複数の構成要素を再充電するように構成されたベースユニット内に配置され得る。   [00195] In some embodiments, the system can include one or more disinfecting components configured to sanitize one or more components of the system. For example, in some embodiments, the system can include a UV light disinfection component configured to illuminate one or more portions of the system with UV light. In some embodiments, the disinfecting component may be placed in a base unit configured to recharge one or more components of the system as described above.

[00196]いくつかの実施形態では、主題のシステムの様々な特徴は、プラスチック、金属、ガラス、またはセラミック材料、およびそれらの任意の組合せなどの適切な材料から形成されたハウジングを含む単一のデバイスに形成される。たとえば、いくつかの実施形態では、本明細書で説明するように、センサと光学シャーシとを含むシステムは、プラスチックハウジングから形成され、システムの様々な追加の構成要素は、ハウジング内に配置される。いくつかの実施形態では、システムは、以下でさらに説明するように、主題の方法を実行するために使用され得る単一のベンチトップシステムに形成される。いくつかの実施形態では、システムは、ユーザによって持ち運ばれ得る単一のハンドヘルドシステムに形成される。特定の実施形態では、ハンドヘルドシステムは、ワイヤレスである。特定の実施形態では、ハンドヘルドシステムは、再充電可能なバッテリ構成要素を含む。好ましい実施形態では、システムの特徴は、本明細書で説明する方法を実行するために使用され得る、ワイヤレスで再充電可能なペンサイズのデバイスに形成される。   [00196] In some embodiments, various features of the subject system include a single housing that includes a housing formed from a suitable material, such as a plastic, metal, glass, or ceramic material, and any combination thereof. Formed in the device. For example, in some embodiments, as described herein, a system that includes a sensor and an optical chassis is formed from a plastic housing, and various additional components of the system are disposed within the housing. . In some embodiments, the system is formed into a single benchtop system that can be used to perform the subject method, as further described below. In some embodiments, the system is formed into a single handheld system that can be carried by the user. In certain embodiments, the handheld system is wireless. In certain embodiments, the handheld system includes a rechargeable battery component. In a preferred embodiment, the system features are formed in a wirelessly rechargeable pen-sized device that can be used to perform the methods described herein.

[00197]1つの好ましい実施形態では、光学シャーシは、光信号生成構成要素として4つの点光源LEDを含み、点光源LEDのうちの2つは、約855nmの波長を有する光を放射するように構成され、点光源LEDのうちの2つは、約950nmの波長を有する光を放射するように構成される。1つの好ましい実施形態では、光学シャーシは、約2592×1944のアクティブピクセルを有し、各ピクセルにおける光の強度値を決定し、グレースケール値を各ピクセルに割り当てることによって、入射光をデジタル電子信号に変換するCMOSデジタル画像センサを含む。   [00197] In one preferred embodiment, the optical chassis includes four point source LEDs as the optical signal generating component, two of the point source LEDs emitting light having a wavelength of about 855 nm. Configured, two of the point source LEDs are configured to emit light having a wavelength of about 950 nm. In one preferred embodiment, the optical chassis has approximately 2592 × 1944 active pixels, determines the light intensity value at each pixel, and assigns a grayscale value to each pixel, thereby converting the incident light into a digital electronic signal. A CMOS digital image sensor for converting to

[00198]本発明の態様は、検出構成要素から得られたデータを分析するように構成された1つまたは複数の信号処理構成要素を含む。たとえば、いくつかの実施形態では、信号処理構成要素は、検出構成要素によって生成された画像の関心領域(ROI)を識別するように構成される。いくつかの実施形態では、信号処理構成要素は、画像の所与の座標方向に沿った平均ピクセル強度に対応する数学的関数を生成するように構成される。たとえば、いくつかの実施形態では、信号処理構成要素は、画像のx座標に沿った各ピクセル位置に関する垂直列ピクセル強度の平均を計算し、その結果を表す数学的関数を生成するように構成される。一旦生成されると、数学的関数は、たとえば、数学的関数の相対的最小値または相対的最大値に対応するx座標を決定するために分析され得る。   [00198] Aspects of the invention include one or more signal processing components configured to analyze data obtained from the detection components. For example, in some embodiments, the signal processing component is configured to identify a region of interest (ROI) in the image generated by the detection component. In some embodiments, the signal processing component is configured to generate a mathematical function corresponding to the average pixel intensity along a given coordinate direction of the image. For example, in some embodiments, the signal processing component is configured to calculate an average vertical column pixel intensity for each pixel location along the x coordinate of the image and generate a mathematical function that represents the result. The Once generated, the mathematical function can be analyzed, for example, to determine the x-coordinate corresponding to the relative minimum or relative maximum of the mathematical function.

[00199]特定の実施形態では、信号処理構成要素は、信号からノイズを低減または除去するように働く1つまたは複数のノイズ低減技法を適用するように構成される。たとえば、いくつかの実施形態では、信号処理構成要素は、信号内のノイズを低減するためにガウスぼかしアルゴリズムを適用するように構成される。いくつかの実施形態では、信号処理構成要素は、微分信号のゼロ交差値を正確に位置決めするために微分信号処理を使用するように構成される。   [00199] In certain embodiments, the signal processing component is configured to apply one or more noise reduction techniques that serve to reduce or remove noise from the signal. For example, in some embodiments, the signal processing component is configured to apply a Gaussian blur algorithm to reduce noise in the signal. In some embodiments, the signal processing component is configured to use differential signal processing to accurately locate the zero crossing value of the differential signal.

[00200]ここで図26を参照すると、本発明の実施形態による光学シャーシおよびセンサが示されている。この図では、LEDに始まり、システムを通って進む様々な光路が示されている。図示の実施形態は、855nmおよび950nmの波長のLED光源と、5ファセットセンサとを含む。加えて、図示の光学シャーシは、複レンズと、円柱レンズと、ビーム折り返しミラーと、検出構成要素とを含む。   [00200] Referring now to FIG. 26, an optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention is shown. In this figure, the various light paths starting from the LED and traveling through the system are shown. The illustrated embodiment includes LED light sources with wavelengths of 855 nm and 950 nm and a 5-facet sensor. In addition, the illustrated optical chassis includes a doublet lens, a cylindrical lens, a beam folding mirror, and a detection component.

[00201]図27は、本発明の実施形態による別の光学シャーシとセンサとを示す。この図では、LEDに始まり、システムを通って進む様々な光路が示されている。図示の実施形態は、855nmおよび950nmの波長のLED光源と、センサとを含む。加えて、図示の光学シャーシは、円柱レンズと、複レンズと、検出構成要素とを含む。   [00201] FIG. 27 illustrates another optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In this figure, the various light paths starting from the LED and traveling through the system are shown. The illustrated embodiment includes an LED light source with wavelengths of 855 nm and 950 nm and a sensor. In addition, the illustrated optical chassis includes a cylindrical lens, a doublet lens, and a detection component.

[00202]図28のパネルAは、本発明の実施形態による別の光学シャーシとセンサとを示す。この図では、LEDに始まり、システムを通って進む2つの光路が示されている。図示の実施形態は、855nmおよび950nmの波長の光源(各光源は、2つのLEDのセットを備える)、複数の内部ファセットおよび外部ファセットを有するセンサ、ならびに感知面を含む。加えて、図示の光学シャーシは、円柱レンズと、コリメートレンズと、検出構成要素とを含む。パネルBは、図示のセンサの感知面の上面端面図を示す。感知面は、感知面の中心線に沿って矩形の向きに配置された金被覆(たとえば、金半透明膜被覆)を有する被覆領域を備える。被覆領域のいずれかの側において、感知面は、非被覆領域を備える。パネルCは、センサ、およびその内部ファセット(n=2)(丸で囲まれた数字1および7でラベル付けされている)、その外部ファセット(n=4)(丸で囲まれた数字2、3、5、および6でラベル付けされている)、ならびに感知面(丸で囲まれた数字4でラベル付けされている)の拡大図を示す。   [00202] Panel A of FIG. 28 shows another optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In this figure, two light paths starting from the LED and traveling through the system are shown. The illustrated embodiment includes light sources with wavelengths of 855 nm and 950 nm (each light source comprises two sets of LEDs), a sensor having a plurality of internal and external facets, and a sensing surface. In addition, the illustrated optical chassis includes a cylindrical lens, a collimating lens, and a detection component. Panel B shows a top end view of the sensing surface of the illustrated sensor. The sensing surface comprises a coated region having a gold coating (eg, a gold translucent film coating) disposed in a rectangular orientation along the center line of the sensing surface. On either side of the covered area, the sensing surface comprises an uncovered area. Panel C shows the sensor and its internal facet (n = 2) (labeled with circled numbers 1 and 7), its external facet (n = 4) (circled number 2, Figure 3 shows an enlarged view of the sensing surface (labeled with the circled number 4), as labeled 3, 5, and 6).

[00203]図32のパネルAは、本発明の実施形態による別の光学シャーシとセンサとを示す。この図では、LEDに始まり、システムを通って進む様々な光路が示されている。図示の実施形態は、855nmおよび950nmの波長のLED光源と、センサとを含む。加えて、図示の光学シャーシは、円柱レンズと、複レンズと、検出構成要素とを含む。パネルBは、センサの内部ファセット(n=2)(丸で囲まれた数字1および5でラベル付けされている)、センサの外部ファセット(n=2)(丸で囲まれた数字2および4でラベル付けされている)、および丸で囲まれた数字3でラベル付けされた感知面の拡大図である。図示の実施形態では、ファセット2は、被覆されず、ファセット4は、反射被覆で被覆され、感知面3は、半透明膜で被覆される。   [00203] Panel A in FIG. 32 shows another optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In this figure, the various light paths starting from the LED and traveling through the system are shown. The illustrated embodiment includes an LED light source with wavelengths of 855 nm and 950 nm and a sensor. In addition, the illustrated optical chassis includes a cylindrical lens, a doublet lens, and a detection component. Panel B shows sensor inner facet (n = 2) (labeled with circled numbers 1 and 5), sensor outer facet (n = 2) (circled numbers 2 and 4). And an enlarged view of the sensing surface labeled with the circled number 3. In the illustrated embodiment, facet 2 is not coated, facet 4 is coated with a reflective coating, and sensing surface 3 is coated with a translucent film.

[00204]図34は、本発明の実施形態による別の光学シャーシとセンサとを示す。この図では、LEDに始まり、システムを通って進む様々な光路が示されている。図示の実施形態は、855nmおよび950nmの波長のLED光源と、センサとを含む。加えて、図は、円柱レンズ、コリメートレンズ、光学くさび、および検出構成要素(たとえば、XIMEA(登録商標)イメージャ)の位置を示す。   [00204] FIG. 34 illustrates another optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In this figure, the various light paths starting from the LED and traveling through the system are shown. The illustrated embodiment includes an LED light source with wavelengths of 855 nm and 950 nm and a sensor. In addition, the figure shows the position of the cylindrical lens, collimating lens, optical wedge, and detection component (eg, XIMEA® imager).

[00205]図35は、本発明の実施形態による光学シャーシおよびセンサの側面図を示す。この図では、LEDに始まり、システムを通って進む様々な光路が示されている。図示の実施形態は、855nmおよび950nmの波長のLED光源と、センサとを含む。加えて、図は、円柱レンズと、コリメートレンズと、光学くさびと、検出構成要素(たとえば、XIMEA(登録商標)イメージャ)とを示す。この図示の実施形態では、センサは、光学シャーシに動作可能に結合される。   [00205] FIG. 35 shows a side view of an optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In this figure, the various light paths starting from the LED and traveling through the system are shown. The illustrated embodiment includes an LED light source with wavelengths of 855 nm and 950 nm and a sensor. In addition, the figure shows a cylindrical lens, a collimating lens, an optical wedge, and a detection component (eg, XIMEA® imager). In this illustrated embodiment, the sensor is operably coupled to the optical chassis.

[00206]図36は、本発明の実施形態による光学シャーシおよびセンサの側面図を示す。この図示の実施形態では、光学シャーシの長さは、約2.181インチである。   [00206] FIG. 36 shows a side view of an optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the length of the optical chassis is approximately 2.181 inches.

[00207]図37は、本発明の実施形態による光学シャーシおよびセンサの側面図を示す。この図示の実施形態では、光学シャーシの高さは、約0.903インチであり、センサの直径は、約0.765インチである。   [00207] FIG. 37 shows a side view of an optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the height of the optical chassis is about 0.903 inches and the sensor diameter is about 0.765 inches.

[00208]図38は、図37に示す光学シャーシおよびセンサの側面図を示す。図示の実施形態では、図示の実施形態では、光学シャーシは、コリメートレンズと、円柱レンズと、光学くさびと、検出構成要素(たとえば、XIMEA(登録商標)イメージャ)とを含む。   [00208] FIG. 38 shows a side view of the optical chassis and sensor shown in FIG. In the illustrated embodiment, in the illustrated embodiment, the optical chassis includes a collimating lens, a cylindrical lens, an optical wedge, and a detection component (eg, a XIMEA® imager).

[00209]図39は、本発明の実施形態による光学シャーシおよびセンサの側面図を示す。この図示の実施形態では、光学シャーシは、シャーシ窓と、2つの円柱レンズと、ビームスプリッタと、850nmおよび940nmの波長のLEDと、光学くさびと、検出構成要素(たとえば、XIMEA(登録商標)イメージャ)とを含む。   [00209] FIG. 39 shows a side view of an optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In this illustrated embodiment, the optical chassis includes a chassis window, two cylindrical lenses, a beam splitter, LEDs with wavelengths of 850 nm and 940 nm, an optical wedge, and a detection component (eg, XIMEA® imager). ).

[00210]図40は、本発明の実施形態による光学シャーシおよびセンサの斜視図である。図示の実施形態では、光学シャーシは、850nmおよび940nmの波長のLEDと、センサキャップロッキング構成要素と、偏光子およびバレルと、制御ボードと、検出構成要素(たとえば、XIMEA(登録商標)イメージャアセンブリ)とを含む。   [00210] FIG. 40 is a perspective view of an optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the optical chassis includes LEDs at 850 nm and 940 nm wavelengths, sensor cap locking components, polarizers and barrels, control boards, and detection components (eg, XIMEA® imager assembly). Including.

[00211]図41は、本発明の実施形態による光学シャーシおよびセンサの側面図である。図示の実施形態では、光学シャーシは、850nmおよび940nmの波長のLEDと、偏光子およびバレルと、制御ボードと、検出構成要素(たとえば、XIMEA(登録商標)イメージャアセンブリ)と、光学シャーシ構成要素を取り囲むケース(LacriPenケース)とを含む。   [00211] FIG. 41 is a side view of an optical chassis and sensor according to an embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the optical chassis includes LEDs with wavelengths of 850 nm and 940 nm, a polarizer and barrel, a control board, a detection component (eg, a XIMEA® imager assembly), and an optical chassis component. And a surrounding case (LacriPen case).

[00212]図46は、光学シャーシに取り外し可能に結合されたセンサの上面端面図である。図示の実施形態では、被覆表面(金被覆領域)と非被覆表面(非被覆プリズム領域)とを備えるセンサの感知面が示されている。図示のセンサはまた、センサを光学シャーシに取り外し可能に結合するように構成された、3つの保持構成要素または保持タブを含む。図示のセンサは、光学シャーシとツイストロックするように構成される。   [00212] FIG. 46 is a top end view of the sensor removably coupled to the optical chassis. In the illustrated embodiment, a sensing surface of a sensor comprising a coated surface (gold coated region) and an uncoated surface (uncoated prism region) is shown. The illustrated sensor also includes three retaining components or retaining tabs configured to removably couple the sensor to the optical chassis. The illustrated sensor is configured to twist lock with the optical chassis.

[00213]図48は、本発明の実施形態によるベンチトップシステムの図である。この図示の実施形態では、システムは、半円筒形センサと、金被覆顕微鏡スライドと、画像センサと、ビームスプリッタと、950nmおよび855nmの波長のLED光源およびコリメータと、回路基板とを含む。図示の実施形態は、正方形ハウジング内に配置され、使用中に、たとえば、研究室のベンチトップ上に配置されるように構成される。   [00213] FIG. 48 is a diagram of a bench top system according to an embodiment of the present invention. In this illustrated embodiment, the system includes a semi-cylindrical sensor, a gold-coated microscope slide, an image sensor, a beam splitter, LED light sources and collimators with wavelengths of 950 nm and 855 nm, and a circuit board. The illustrated embodiment is arranged in a square housing and is configured to be placed in use, for example, on a laboratory bench top.

[00214]図49は、図48に示すベンチトップシステムの斜視図である。   [00214] FIG. 49 is a perspective view of the bench top system shown in FIG.

[00215]図50は、図48および図49に示すベンチトップシステムのラベル付き斜視図である。図示の実施形態は、半円筒形センサと、金被覆顕微鏡スライドと、画像センサと、ビームスプリッタと、950nmおよび855nmの波長のLEDと、回路基板とを示す。   [00215] FIG. 50 is a labeled perspective view of the bench top system shown in FIGS. 48 and 49. FIG. The illustrated embodiment shows a semi-cylindrical sensor, a gold-coated microscope slide, an image sensor, a beam splitter, LEDs with wavelengths of 950 nm and 855 nm, and a circuit board.

[00216]図51は、図48〜図50に示すベンチトップシステムを収容するために使用され得るハウジングおよび付随するカバープレートの画像である。
使用方法
[00217]本発明の態様は、たとえば、サンプルの浸透圧を決定するために、主題のセンサシステムを使用してサンプルを分析する方法を含む。図1に示すように、正常な眼における涙の平均浸透圧は、ドライアイにおける涙の平均浸透圧とは異なり、したがって、ドライアイ疾患の診断予測因子として役立つことができる。主題の方法は、主題の方法の1つまたは複数を実行するのに十分な時間の期間の間、センサの感知面をテストされるべき媒体(たとえば、基準媒体、または未知の浸透圧を有するサンプル)と接触させることを伴う。いくつかの実施形態では、主題の方法は、0.5秒、0.4秒、0.3秒、0.2秒、または0.1秒以下など、80秒、70秒、60秒、50秒、40秒、30秒、20秒、10秒、5秒、4秒、3秒、2秒、または1秒以下など、90秒以下である時間期間内に実行され得る。いくつかの実施形態では、主題の方法は、患者の体液(たとえば、患者の涙液膜)に対して診断分析を実行することと、分析の結果に基づいて状態または障害(たとえば、ドライアイ疾患)を有する患者を診断することとを伴う。たとえば、いくつかの実施形態では、患者の涙液膜が特定の範囲内の浸透圧値を有すると決定された場合、患者は、ドライアイ疾患と診断される。
[00216] FIG. 51 is an image of a housing and associated cover plate that may be used to house the bench top system shown in FIGS.
how to use
[00217] Aspects of the invention include a method of analyzing a sample using the subject sensor system, for example, to determine the osmotic pressure of the sample. As shown in FIG. 1, the average osmotic pressure of tears in normal eyes is different from the average osmotic pressure of tears in dry eye and can therefore serve as a diagnostic predictor of dry eye disease. The subject method includes a medium (e.g., a reference medium or a sample having an unknown osmotic pressure) whose sensory surface is to be tested for a period of time sufficient to perform one or more of the subject methods. ). In some embodiments, the subject method includes 80 seconds, 70 seconds, 60 seconds, 50 seconds, such as 0.5 seconds, 0.4 seconds, 0.3 seconds, 0.2 seconds, or 0.1 seconds or less. It can be performed within a time period that is 90 seconds or less, such as seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, 5 seconds, 4 seconds, 3 seconds, 2 seconds, or 1 second or less. In some embodiments, the subject method performs a diagnostic analysis on a patient's bodily fluid (eg, a patient's tear film) and a condition or disorder (eg, dry eye disease) based on the results of the analysis. ) Is diagnosed. For example, in some embodiments, a patient is diagnosed with dry eye disease if it is determined that the patient's tear film has an osmotic pressure value within a certain range.

[00218]方法の態様は、応答して信号(たとえば、SPR信号または臨界角信号)を生成するために、第1の入射角でセンサの感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことを伴う。いくつかの実施形態では、方法は、感知面がサンプルと接触している間、第1の入射角で感知面と相互作用するように異なる波長を有する1つまたは複数の光信号を導くことを伴う。いくつかの実施形態では、方法は、感知面を基準媒体と接触させることと、第1の入射角で感知面と相互作用するように異なる波長を有する第1および第2の光信号を導くことと、次いで、感知面をテスト媒体と接触させることと、第2の入射角で感知面と相互作用するように異なる波長を有する第1および第2の光信号を導くこととを伴う。   [00218] A method aspect has a first wavelength to interact with a sensing surface of a sensor at a first angle of incidence to generate a signal (eg, an SPR signal or a critical angle signal) in response. It involves guiding an optical signal. In some embodiments, the method includes directing one or more optical signals having different wavelengths to interact with the sensing surface at a first angle of incidence while the sensing surface is in contact with the sample. Accompany. In some embodiments, the method contacts the sensing surface with a reference medium and directs first and second optical signals having different wavelengths to interact with the sensing surface at a first angle of incidence. And then contacting the sensing surface with the test medium and directing first and second optical signals having different wavelengths to interact with the sensing surface at a second angle of incidence.

[00219]方法の態様は、感知面から生成された臨界角信号とSPR信号とを測定することを伴う。SPR信号は、感知面の被覆領域と相互作用するように光信号を導くことによって生成される。臨界角信号は、感知面の非被覆領域と相互作用するように光信号を導くことによって生成される。いくつかの実施形態では、方法は、第1および第2のSPR信号を生成するために、感知面の被覆領域と相互作用するように異なる波長を有する第1および第2の光信号を導くことを伴う。いくつかの実施形態では、方法は、第1および第2の臨界角信号を生成するために、感知面の非被覆領域と相互作用するように異なる波長を有する第1および第2の光信号を導くことを伴う。   [00219] A method aspect involves measuring a critical angle signal and an SPR signal generated from a sensing surface. The SPR signal is generated by directing the optical signal to interact with the coated area of the sensing surface. The critical angle signal is generated by directing the optical signal to interact with the uncovered area of the sensing surface. In some embodiments, the method directs first and second optical signals having different wavelengths to interact with the coated area of the sensing surface to generate first and second SPR signals. Accompanied by. In some embodiments, the method includes first and second optical signals having different wavelengths to interact with uncovered areas of the sensing surface to generate first and second critical angle signals. With guiding.

[00220]いくつかの実施形態では、方法は、1つまたは複数の入射角で感知面と相互作用するように光信号を導くことを伴う。たとえば、いくつかの実施形態では、方法は、第1の入射角で感知面と相互作用するように第1の光信号を導くことと、第2の入射角で感知面と相互作用するように第2の光信号を導くこととを伴う。いくつかの実施形態では、方法は、感知面と接触される媒体のタイプに応じて、異なる入射角で感知面と相互作用するように1つまたは複数の光信号を導くことを伴う。たとえば、いくつかの実施形態では、方法は、感知面を第1の媒体(たとえば、基準媒体)と接触させることと、第1の入射角で感知面と相互作用するように1つまたは複数の光信号を導くことと、次いで、感知面を第2の媒体(たとえば、テスト媒体)と接触させることと、第2の入射角で感知面と相互作用するように1つまたは複数の光信号を導くこととを伴う。   [00220] In some embodiments, the method involves directing an optical signal to interact with the sensing surface at one or more angles of incidence. For example, in some embodiments, the method directs a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence and interacts with the sensing surface at a second angle of incidence. Leading a second optical signal. In some embodiments, the method involves directing one or more optical signals to interact with the sensing surface at different angles of incidence, depending on the type of medium contacted with the sensing surface. For example, in some embodiments, the method includes contacting one or more of the sensing surface with a first medium (eg, a reference medium) and interacting with the sensing surface at a first angle of incidence. Directing the optical signal; then contacting the sensing surface with a second medium (eg, a test medium); and one or more optical signals to interact with the sensing surface at a second angle of incidence. With guiding.

[00221]特定の実施形態では、方法は、感知面と相互作用するように異なる波長の光信号を導くことを伴う。上記で検討したように、主題のシステムは、約300nm〜約1500nmの範囲の任意の波長を有する光信号を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、方法は、約855nmの波長を有する第1の光信号を生成することと、約950nmの波長を有する第2の光信号を生成することとを伴う。いくつかの実施形態では、複数の光信号が、感知面と同時に相互作用するように導かれ得る。たとえば、いくつかの実施形態では、異なる波長を有する2つ以上の光信号が、感知面と同時に相互作用するように導かれる。いくつかの実施形態では、複数の光信号が、感知面とゲーテッド方式で相互作用するように導かれ得る。   [00221] In certain embodiments, the method involves directing optical signals of different wavelengths to interact with the sensing surface. As discussed above, the subject system is configured to generate an optical signal having any wavelength in the range of about 300 nm to about 1500 nm. In some embodiments, the method involves generating a first optical signal having a wavelength of about 855 nm and generating a second optical signal having a wavelength of about 950 nm. In some embodiments, multiple optical signals can be directed to interact simultaneously with the sensing surface. For example, in some embodiments, two or more optical signals having different wavelengths are directed to interact simultaneously with the sensing surface. In some embodiments, multiple optical signals may be directed to interact with the sensing surface in a gated fashion.

[00222]方法の態様は、感知面から受信された1つまたは複数の信号(たとえば、1つまたは複数のSPR信号および/または臨界角信号)の信号処理を伴う。いくつかの実施形態では、システムは、分析の前に信号を処理するように構成された信号処理能力を含む。たとえば、いくつかの実施形態では、方法は、分析する前にノイズを低減するために信号を処理することを伴う。いくつかの実施形態では、方法は、信号内のノイズの量を低減するために信号にガウスぼかしアルゴリズムを適用することを伴う。いくつかの実施形態では、方法は、信号内のノイズの量を低減するために信号にローパスフィルタリングを適用することを伴う。   [00222] Aspects of the method involve signal processing of one or more signals (eg, one or more SPR signals and / or critical angle signals) received from the sensing surface. In some embodiments, the system includes signal processing capabilities configured to process the signal prior to analysis. For example, in some embodiments, the method involves processing the signal to reduce noise prior to analysis. In some embodiments, the method involves applying a Gaussian blur algorithm to the signal to reduce the amount of noise in the signal. In some embodiments, the method involves applying low pass filtering to the signal to reduce the amount of noise in the signal.

[00223]方法の態様は、検出構成要素を使用して信号を検出することを伴う。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、感知面から受信された信号に基づく画像を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、撮像構成要素によって受信された1つまたは複数の信号から複数の画像を生成するように構成される。たとえば、いくつかの実施形態では、検出構成要素は、サンプル(たとえば、基準媒体またはテスト媒体)がセンサの感知面と接触して配置された後、毎秒複数の画像を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、毎秒10、20、30、40、50、60、70、80、90、または100以上の画像などの、毎秒複数の画像を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、センサから受信された1つまたは複数の光信号のビデオを生成するように構成される。いくつかの実施形態では、検出構成要素は、ビデオの1つまたは複数の画像フレームをキャプチャし、以下でさらに説明するように、1つまたは複数の画像フレームにさらなる処理を施すように構成される。   [00223] Aspects of the method involve detecting a signal using a detection component. In some embodiments, the detection component is configured to generate an image based on the signal received from the sensing surface. In some embodiments, the detection component is configured to generate a plurality of images from one or more signals received by the imaging component. For example, in some embodiments, the detection component is configured to generate multiple images per second after a sample (eg, a reference medium or test medium) is placed in contact with the sensing surface of the sensor. . In some embodiments, the detection component is configured to generate multiple images per second, such as 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, or 100 or more images per second. The In some embodiments, the detection component is configured to generate a video of one or more optical signals received from the sensor. In some embodiments, the detection component is configured to capture one or more image frames of the video and perform further processing on the one or more image frames, as further described below. .

[00224]いくつかの実施形態では、検出構成要素は、視野を有し、画像は、視野内の関心領域(ROI)から生成され得る。特定の実施形態では、方法は、単一の画像フレーム内の感知面からの複数の信号からデータをキャプチャすることを伴う。単一画像フレーム内の複数の信号からデータをキャプチャすることは、サンプルの分析において使用され得る内部基準を提供する
[00225]方法の態様は、検出構成要素から生成された画像のデータ処理を伴う。いくつかの実施形態では、データ処理は、画像に座標系(たとえば、x、y座標系)を適用することを伴う。いくつかの実施形態では、生成された画像内の各ピクセル、またはその一部は、特定のx、y座標値を割り当てられ得る。いくつかの実施形態では、画像内の各ピクセルは、ピクセルにおける光の強度または色に関連する数値を割り当てられ得る。たとえば、いくつかの実施形態では、画像内の各ピクセルは、グレースケール値を割り当てられる。いくつかの実施形態では、画像内の各ピクセルは、カラー値を割り当てられる。いくつかの実施形態では、データ処理は、複数のピクセルに対して数学的演算を実行することを伴う。たとえば、いくつかの実施形態では、データ処理は、複数のピクセルの平均グレースケール値を計算することを伴う。いくつかの実施形態では、データ処理は、画像上の特定のx座標におけるピクセルの列の平均グレースケール値を計算することを伴う。
[00224] In some embodiments, the detection component has a field of view, and an image can be generated from a region of interest (ROI) within the field of view. In certain embodiments, the method involves capturing data from multiple signals from a sensing surface within a single image frame. Capturing data from multiple signals within a single image frame provides an internal reference that can be used in the analysis of the sample
[00225] Aspects of the method involve data processing of images generated from the detection component. In some embodiments, the data processing involves applying a coordinate system (eg, x, y coordinate system) to the image. In some embodiments, each pixel in the generated image, or a portion thereof, may be assigned specific x, y coordinate values. In some embodiments, each pixel in the image may be assigned a numerical value related to the light intensity or color at the pixel. For example, in some embodiments, each pixel in the image is assigned a grayscale value. In some embodiments, each pixel in the image is assigned a color value. In some embodiments, data processing involves performing mathematical operations on a plurality of pixels. For example, in some embodiments, data processing involves calculating an average grayscale value for a plurality of pixels. In some embodiments, data processing involves calculating an average grayscale value for a column of pixels at a particular x coordinate on the image.

[00226]方法の態様は、検出構成要素を使用して画像内でキャプチャされたデータに基づいて数学的関数を生成することを伴う。たとえば、いくつかの実施形態では、画像からのデータは、処理され、標準的な技法を使用して数学的に分析および操作され得る関数に変換され得る。いくつかの実施形態では、画像は、各x座標におけるピクセルの列の平均グレースケール値を決定することによって分析され、結果として生じるデータは、データが得られた信号を数学的に表す関数または曲線に変換される。一旦生成されると、関数は、その特性を決定するために数学的に分析または操作され得る。   [00226] Aspects of the method involve generating a mathematical function based on data captured in the image using the detection component. For example, in some embodiments, data from an image can be processed and converted into a function that can be mathematically analyzed and manipulated using standard techniques. In some embodiments, the image is analyzed by determining the average grayscale value of the column of pixels at each x coordinate, and the resulting data is a function or curve that mathematically represents the signal from which the data was obtained. Is converted to Once generated, the function can be mathematically analyzed or manipulated to determine its properties.

[00227]いくつかの実施形態では、関数は、標準的な技法を使用して最小値または最大値を決定するために分析され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、関数の導関数は、関数の相対的最小値または相対的最大値を計算するために決定および使用され得る。いくつかの実施形態では、関数は、標準的な技法を使用して平滑化され得、それによってデータ内のノイズを低減または減少させる。   [00227] In some embodiments, the function may be analyzed to determine a minimum or maximum value using standard techniques. For example, in some embodiments, the derivative of a function can be determined and used to calculate the relative minimum or maximum of the function. In some embodiments, the function can be smoothed using standard techniques, thereby reducing or reducing noise in the data.

[00228]方法の態様は、関数の最小値に対応するピクセル位置を識別するために、SPR信号から導出される関数を解析することを伴う。関数の最小値は、SPR信号の反射率の最小値に対応し、サンプルを解析する(たとえば、サンプルの浸透圧を決定する)際に使用され得る。   [00228] Aspects of the method involve analyzing a function derived from the SPR signal to identify pixel locations that correspond to the minimum of the function. The minimum value of the function corresponds to the minimum reflectivity of the SPR signal and can be used in analyzing the sample (eg, determining the osmotic pressure of the sample).

[00229]方法の態様は、関数の最大値に対応するピクセル位置を識別するために、臨界角信号から導出された関数を分析することを伴う。関数の最大値に対応するピクセル位置は、センサの臨界角を決定するために使用され得る。   [00229] Aspects of the method involve analyzing a function derived from the critical angle signal to identify the pixel location corresponding to the maximum value of the function. The pixel position corresponding to the maximum value of the function can be used to determine the critical angle of the sensor.

[00230]いくつかの実施形態では、方法の態様は、光機械構成要素によって作成される基準信号から得られたデータを分析することを伴う。たとえば、いくつかの実施形態では、(上記で説明したように)光機械構成要素は、サンプルの1つまたは複数のパラメータを決定するために分析され得る基準信号を作成する。特定の実施形態では、光機械構成要素によって作成された基準信号は、センサの感知面がサンプルに接触されたとき、または複数の異なるサンプル(たとえば、空気サンプルおよび水サンプル、空気サンプルおよび涙液膜サンプルなど)に接触されたとき、SPR最小値における変化(たとえば、SPR最小値が移動またはシフトされるピクセル数)がそれに対して測定され得る固定基準信号として使用され得る。特定の実施形態では、光機械構成要素によって作成される基準信号は、異なるサンプルタイプ(たとえば、空気および水、空気および涙液膜、水および涙液膜など)にわたって比較され得る固定基準信号として使用され得る。   [00230] In some embodiments, an aspect of the method involves analyzing data obtained from a reference signal created by an optomechanical component. For example, in some embodiments, the optomechanical component (as described above) creates a reference signal that can be analyzed to determine one or more parameters of the sample. In certain embodiments, the reference signal generated by the optomechanical component is generated when the sensing surface of the sensor is contacted with the sample, or a plurality of different samples (eg, air sample and water sample, air sample and tear film) When touched by a sample, etc.), changes in the SPR minimum (eg, the number of pixels by which the SPR minimum is moved or shifted) can be used as a fixed reference signal that can be measured against it. In certain embodiments, the reference signal created by the optomechanical component is used as a fixed reference signal that can be compared across different sample types (eg, air and water, air and tear film, water and tear film, etc.) Can be done.

[00231]方法の態様は、上記で説明した数学的関数の様々な特徴に対応するピクセル位置を比較することを伴う。たとえば、いくつかの実施形態では、方法は、SPRデルタピクセル値を決定するために、第1のSPR信号から導出された関数の最小値のピクセル位置を、第2のSPR信号から導出された関数の最小値のピクセル位置と比較することを伴う。SPRデルタピクセル値は、第1および第2のSPR信号の最小値間の距離を表す。いくつかの実施形態では、方法は、臨界角デルタピクセル値を決定するために、第1の臨界角信号から導出された関数の最大値のピクセル位置を、第2の臨界角信号から導出された関数の最大値のピクセル位置と比較することを伴う。臨界角デルタピクセル値は、第1および第2の臨界角信号の最大値間の距離を表す。   [00231] Aspects of the method involve comparing pixel locations corresponding to various features of the mathematical functions described above. For example, in some embodiments, the method uses a minimum pixel position of a function derived from a first SPR signal to determine a SPR delta pixel value, a function derived from a second SPR signal. With a comparison of the minimum pixel position. The SPR delta pixel value represents the distance between the minimum values of the first and second SPR signals. In some embodiments, the method derives the maximum pixel position of the function derived from the first critical angle signal from the second critical angle signal to determine the critical angle delta pixel value. It involves comparing with the pixel position of the maximum value of the function. The critical angle delta pixel value represents the distance between the maximum values of the first and second critical angle signals.

[00232]いくつかの実施形態では、方法は、主題のセンサの動作に影響を与え得る1つまたは複数の外部条件を考慮するために、デルタピクセル値を数学的に操作することを伴う。たとえば、いくつかの実施形態では、方法は、外部条件を考慮するために、デルタピクセル値に補正係数を乗算または除算することを伴う。上記で検討したように、いくつかの実施形態では、主題のシステムは、センサが動作している環境の1つまたは複数の特性を測定するために使用され得る環境分析構成要素を含むことができる。   [00232] In some embodiments, the method involves mathematically manipulating the delta pixel values to account for one or more external conditions that can affect the operation of the subject sensor. For example, in some embodiments, the method involves multiplying or dividing the delta pixel value by a correction factor to account for external conditions. As discussed above, in some embodiments, the subject system can include an environmental analysis component that can be used to measure one or more characteristics of the environment in which the sensor is operating. .

[00233]いくつかの実施形態では、方法は、センサの品質パラメータを検証することを伴う。たとえば、いくつかの実施形態では、センサによって生成される信号の1つまたは複数の特性が、センサが使用のために十分な品質であるかどうかを決定するために評価される。いくつかの実施形態では、SPR信号の1つまたは複数の特性が、センサが、使用のために十分な品質であるかどうかを決定するために評価される。特定の実施形態では、SPR信号(またはそこから導出されるデータセットもしくは関数)のコントラスト値、形状、または寸法(たとえば、高さ、幅、または深さ)が、センサが使用のために十分な品質であるかどうかを決定するために評価される。いくつかの実施形態では、臨界角信号の1つまたは複数の特性が、センサが使用のために十分な品質であるかどうかを決定するために評価される。特定の実施形態では、臨界角信号(またはそこから導出されるデータセットもしくは関数)のコントラスト値、形状、または寸法(たとえば、高さ、幅、または深さ)が、センサが使用のために十分な品質であるかどうかを決定するために評価される。いくつかの実施形態では、方法は、センサが、たとえば、感知面上の十分な厚さの半透明膜および/もしくは接着層、または半透明膜および/もしくは接着層内の十分な純度の材料を有するかどうかを検証するために使用され得る。   [00233] In some embodiments, the method involves verifying a quality parameter of the sensor. For example, in some embodiments, one or more characteristics of the signal generated by the sensor are evaluated to determine whether the sensor is of sufficient quality for use. In some embodiments, one or more characteristics of the SPR signal are evaluated to determine if the sensor is of sufficient quality for use. In certain embodiments, the contrast value, shape, or dimension (eg, height, width, or depth) of the SPR signal (or a data set or function derived therefrom) is sufficient for the sensor to use. Evaluated to determine if it is quality. In some embodiments, one or more characteristics of the critical angle signal are evaluated to determine if the sensor is of sufficient quality for use. In certain embodiments, the contrast value, shape, or dimension (eg, height, width, or depth) of the critical angle signal (or data set or function derived therefrom) is sufficient for the sensor to use. Evaluated to determine if it is of good quality. In some embodiments, the method includes a sensor having, for example, a sufficiently thick translucent film and / or adhesive layer on the sensing surface, or a sufficiently pure material in the translucent film and / or adhesive layer Can be used to verify whether it has.

[00234]方法の態様は、サンプルの特性(たとえば、サンプルの浸透圧)を決定するために、1つまたは複数のデルタピクセル値(たとえば、1つまたは複数の補正デルタピクセル値)を較正データセットと比較することを伴う。いくつかの実施形態では、システムは、異なる目的のために使用され得る複数の較正データセットを含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、デルタピクセル値の関数として浸透圧値を含む較正データセットを含み、方法は、サンプルの浸透圧を決定するために、デルタピクセル値を較正データセットと比較することを伴う。いくつかの実施形態では、システムは、品質のパラメータ値を含む較正データセットを含み、方法は、センサが使用のために十分な品質であるかどうかを決定するために、センサによって生成される信号の1つまたは複数の特性を較正データセットと比較することを伴う。いくつかの実施形態では、システムは、様々な外部環境パラメータに関する補正係数を含む較正データセットを含み、方法は、適切な補正係数を決定するために、測定された外部環境パラメータを較正データセットと比較することと、次いで、補正係数を適用するために、デルタピクセル値を数学的に操作することとを伴う。   [00234] Aspects of the method use one or more delta pixel values (eg, one or more corrected delta pixel values) to determine a sample characteristic (eg, sample osmotic pressure) calibration data set. With a comparison. In some embodiments, the system can include multiple calibration data sets that can be used for different purposes. In some embodiments, the system includes a calibration data set that includes an osmotic pressure value as a function of the delta pixel value, and the method compares the delta pixel value to the calibration data set to determine the osmotic pressure of the sample. With that. In some embodiments, the system includes a calibration data set that includes quality parameter values and the method generates a signal generated by the sensor to determine whether the sensor is of sufficient quality for use. Of comparing one or more characteristics of the to a calibration data set. In some embodiments, the system includes a calibration data set that includes correction factors for various external environment parameters, and the method uses the measured external environment parameters as a calibration data set to determine an appropriate correction factor. Comparing and then mathematically manipulating the delta pixel values to apply correction factors.

[00235]いくつかの実施形態では、方法は、センサを光学シャーシに動作可能に接続することを伴う。特定の実施形態では、方法は、センサを光学シャーシに取り外し可能に結合することと、本明細書で説明する分析方法を実行することと、次いで、センサを光学シャーシから取り外すこととを伴う。いくつかの実施形態では、方法は、センサを光学シャーシに無菌的に結合することを伴う。いくつかの実施形態では、方法は、センサを光学シャーシから無菌的に結合解除することを伴う。   [00235] In some embodiments, the method involves operably connecting a sensor to the optical chassis. In certain embodiments, the method involves removably coupling the sensor to the optical chassis, performing the analysis method described herein, and then removing the sensor from the optical chassis. In some embodiments, the method involves aseptically coupling the sensor to the optical chassis. In some embodiments, the method involves aseptically uncoupling the sensor from the optical chassis.

[00236]方法の態様は、任意の適切なサンプルの分析を伴う。いくつかの実施形態では、サンプルは、気体または液体の媒体である。特定の実施形態では、媒体は、既知の浸透圧値を有する較正媒体であり得る。たとえば、いくつかの実施形態では、方法は、センサを既知の浸透圧を有する媒体と接触させることと、感知面と相互作用するように1つまたは複数の光信号を導くことと、そこから結果として生じる1つまたは複数の信号を検出すること(たとえば、SPR信号または臨界角信号を検出すること)とを伴う。いくつかの実施形態では、サンプルは、基準媒体(たとえば、テスト媒体またはサンプルが比較されることになる媒体)であり得る。いくつかの実施形態では、基準媒体は、空気(たとえば、センサが使用される室内の空気)であり得る。いくつかの実施形態では、サンプルは、液体媒体、たとえば、水であり得る。いくつかの実施形態では、サンプルは、体液(たとえば、被験者の眼からの涙液)であり得る。いくつかの実施形態では、方法は、センサの感知面をサンプルと接触させることと、方法ステップの少なくともいくつかが実行されている間、サンプルと感知面との間の接触を維持することとを伴う。   [00236] Aspects of the method involve analysis of any suitable sample. In some embodiments, the sample is a gaseous or liquid medium. In certain embodiments, the medium can be a calibration medium having a known osmotic pressure value. For example, in some embodiments, the method contacts the sensor with a medium having a known osmotic pressure, directs one or more optical signals to interact with the sensing surface, and results therefrom. Detecting one or more signals that occur as (eg, detecting an SPR signal or a critical angle signal). In some embodiments, the sample can be a reference medium (eg, a test medium or a medium to which the sample will be compared). In some embodiments, the reference medium can be air (eg, air in a room where the sensor is used). In some embodiments, the sample can be a liquid medium, such as water. In some embodiments, the sample can be a bodily fluid (eg, tear fluid from the subject's eye). In some embodiments, the method comprises contacting the sensing surface of the sensor with the sample and maintaining contact between the sample and the sensing surface while at least some of the method steps are performed. Accompany.

[00237]好ましい実施形態では、方法は、センサの感知面を基準媒体としての空気と接触させることと、第1のSPR信号を生成するために、約42度の入射角で感知面と相互作用するように約855nmの波長を有する第1の光信号を導くこととを伴う。第1のSPR信号は、信号から画像を生成する検出構成要素を用いて検出される。信号の画像は、第1のSPR信号を表す数学的関数を生成するように処理される。関数の最小値に対応するピクセル位置が決定される。   [00237] In a preferred embodiment, the method contacts the sensing surface of the sensor with air as the reference medium and interacts with the sensing surface at an incident angle of about 42 degrees to generate a first SPR signal. Leading a first optical signal having a wavelength of about 855 nm. The first SPR signal is detected using a detection component that generates an image from the signal. The image of the signal is processed to generate a mathematical function that represents the first SPR signal. The pixel location corresponding to the minimum value of the function is determined.

[00238]次に、約950nmの波長を有する第2の光信号が、第2のSPR信号を生成するために、約42度の同じ入射角で感知面と相互作用するように導かれる。第2のSPR信号は、信号から画像を生成する検出構成要素を用いて検出される。信号の画像は、第2のSPR信号を表す数学的関数を生成するために処理される。関数の最小値に対応するピクセル位置が決定される。第1および第2のSPR信号の最小値に対応するピクセル位置は、次いで、基準媒体SPRデルタピクセル値を決定するために比較される。   [00238] Next, a second optical signal having a wavelength of about 950 nm is directed to interact with the sensing surface at the same incident angle of about 42 degrees to generate a second SPR signal. The second SPR signal is detected using a detection component that generates an image from the signal. The image of the signal is processed to generate a mathematical function that represents the second SPR signal. The pixel location corresponding to the minimum value of the function is determined. The pixel locations corresponding to the minimum values of the first and second SPR signals are then compared to determine a reference media SPR delta pixel value.

[00239]次に、センサの感知面は、被験者の涙液膜と接触して配置される。約855nmの波長を有する第1の光信号が、第3のSPR信号を生成するために、約64度の入射角で感知面と相互作用するように導かれる。第3のSPR信号は、信号から画像を生成する検出構成要素を用いて検出される。信号の画像は、第3のSPR信号を表す数学的関数を生成するために処理される。関数の最小値に対応するピクセル位置が決定される。   [00239] Next, the sensing surface of the sensor is placed in contact with the tear film of the subject. A first optical signal having a wavelength of about 855 nm is directed to interact with the sensing surface at an incident angle of about 64 degrees to generate a third SPR signal. The third SPR signal is detected using a detection component that generates an image from the signal. The image of the signal is processed to generate a mathematical function that represents the third SPR signal. The pixel location corresponding to the minimum value of the function is determined.

[00240]次に、約950nmの波長を有する第2の光信号が、第4のSPR信号を生成するために、約64度の同じ入射角で感知面と相互作用するように導かれる。第4のSPR信号は、信号から画像を生成する検出構成要素を用いて検出される。信号の画像は、第4のSPR信号を表す数学的関数を生成するために処理される。関数の最小値に対応するピクセル位置が決定される。第3および第4のSPR信号の最小値に対応するピクセル位置は、次いで、テスト媒体SPRデルタピクセル値を決定するために比較される。   [00240] Next, a second optical signal having a wavelength of about 950 nm is directed to interact with the sensing surface at the same incident angle of about 64 degrees to generate a fourth SPR signal. The fourth SPR signal is detected using a detection component that generates an image from the signal. The image of the signal is processed to generate a mathematical function that represents the fourth SPR signal. The pixel location corresponding to the minimum value of the function is determined. The pixel locations corresponding to the minimum values of the third and fourth SPR signals are then compared to determine the test media SPR delta pixel value.

[00241]次に、基準媒体SPRデルタピクセル値は、補正デルタピクセル値を決定するために、テスト媒体SPRデルタピクセル値と比較される。補正デルタピクセル値は、浸透圧と補正デルタピクセル値との間の関係を表す複数のデータを含む較正データセットと比較され、サンプルの浸透圧が決定される。   [00241] The reference media SPR delta pixel value is then compared to the test media SPR delta pixel value to determine a corrected delta pixel value. The corrected delta pixel value is compared to a calibration data set that includes a plurality of data representing the relationship between the osmotic pressure and the corrected delta pixel value to determine the osmotic pressure of the sample.

[00242]以下の例は、本発明の理解を助けるために提供され、本発明の真の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されている。本発明の範囲から逸脱することなく、記載された手順において変更が行われ得ることが理解される。

例1:点光源LEDを使用するセンサにおける光学ノイズの低減
[00243]光学ノイズの低減は、光信号生成構成要素として点光源LEDを使用することによってシステムおいて達成された。図3は、それらの対応するSPR画像の右側のチャートの各々においてグラフで示されているように、638nmレーザダイオードが、赤色LED(632nm公称波長)よりも実質的に高い光学ノイズを有することを明確に示している。レーザダイオードの代わりに点光源LEDを使用することは、したがって、システムにおける光学ノイズを低減した。
例2:SPR信号測定の分解能を最適化する
[00244]図4に示すように、より長い波長の光信号は、より狭いSPR線幅を生成する。図5は、光学テーブル上の単純なSPRセットアップを使用して実験的に検証されるように、増加する波長を有するSPR線の狭窄を示す。増加する波長に伴うSPR線幅の減少は、肉眼には容易に明らかである。
[00242] The following examples are provided to aid the understanding of the present invention, the true scope of which is set forth in the appended claims. It will be understood that changes may be made in the procedures described without departing from the scope of the invention.
Example 1: Reduction of optical noise in a sensor using a point light source LED
[00243] Reduction of optical noise has been achieved in the system by using a point source LED as an optical signal generation component. FIG. 3 shows that 638 nm laser diodes have substantially higher optical noise than red LEDs (632 nm nominal wavelength), as shown graphically in each of the charts on the right side of their corresponding SPR images. It is clearly shown. The use of point source LEDs instead of laser diodes thus reduced optical noise in the system.
Example 2: Optimizing the resolution of SPR signal measurement
[00244] As shown in FIG. 4, longer wavelength optical signals produce a narrower SPR linewidth. FIG. 5 shows the narrowing of SPR lines with increasing wavelengths, as verified experimentally using a simple SPR setup on an optical table. The decrease in SPR linewidth with increasing wavelength is readily apparent to the naked eye.

[00245]SPR最小値の角度シフトは、より長い波長で減少するので、より長い波長におけるより狭いSPR線幅が主題のシステムにおいてより高いSPR分解能を提供するかどうかは、不明であった。したがって、0.001屈折率単位(「RIU」)による屈折率の変化およびSPR線の半値全幅(「FWHM」)に対するSPR最小値の角度シフトΔθの計算は、カリフォルニア大学アーバイン校化学科のRobert M.Corn教授の研究グループによって提供されるオンラインSPR計算器(http://unicorn.ps.uci.edu/calculations/fresnel/fcform.html)を使用して実行された。これらの2つの量の比(すなわち、Δθ/FWHM)が、SPR分解能として定義された。計算の結果は、635nmと比較して950nmの波長における分解の改善が4〜5倍の範囲内であったというものであった。これらの計算また、高屈折率ガラス(SF10、n〜1.72)または低屈折率ガラス(BK7、n〜1.52)(図6参照)のいずれかを使用して得られた分解能において無視できる差があったことも示した。   [00245] Since the SPR minimum angular shift decreases at longer wavelengths, it was unclear whether a narrower SPR linewidth at longer wavelengths would provide higher SPR resolution in the subject system. Thus, the calculation of the refractive index change by 0.001 refractive index unit (“RIU”) and the SPR minimum angle shift Δθ relative to the full width at half maximum (“FWHM”) of the SPR line was calculated by Robert M. . This was performed using an online SPR calculator (http://unicorn.ps.uci.edu/calculations/freshnel/fcform.html) provided by Professor Corn's research group. The ratio of these two quantities (ie Δθ / FWHM) was defined as the SPR resolution. The result of the calculation was that the improvement in resolution at a wavelength of 950 nm was in the range of 4-5 times compared to 635 nm. These calculations are also negligible in the resolution obtained using either high index glass (SF10, n to 1.72) or low index glass (BK7, n to 1.52) (see FIG. 6). It also showed that there was a difference that could be made.

[00246]これらの計算の前、一般的な科学的民間伝承は、高屈折率プリズムが低屈折率プリズムよりも実質的に優れたSPR性能を提供したというものであった。結果として、光学プラスチックは、一般に、比較的低い屈折率を有するので、この確立された科学的民間伝承は、使い捨てSPRプリズムとして射出成形光学プラスチックを使用することを阻害していた。したがって、上記の計算に基づいて、射出成形光学プラスチックは、主題のセンサおよびシステムにおいて使い捨てSPRプリズムとして使用され得、それによって商品のコストを低減する。
例3:微分信号処理
[00247]1.0mOsmまでの涙浸透圧の測定は、約10-5分の1RIUまでの涙液の屈折率の決定に対応する。一般的な工学的経験則は、測定の精度が目標精度を約10倍超えるべきであるということである。したがって、涙浸透圧測定デバイスでは、約10-6分の1RIUの最終屈折率精度を有することが望ましい。
[00246] Prior to these calculations, a common scientific folklore was that high index prisms provided substantially better SPR performance than low index prisms. As a result, optical plastics generally have a relatively low refractive index, so this established scientific folklore has prevented the use of injection molded optical plastics as disposable SPR prisms. Thus, based on the above calculations, injection molded optical plastics can be used as disposable SPR prisms in the subject sensors and systems, thereby reducing commodity costs.
Example 3: Differential signal processing
[00247] The measurement of tear osmotic pressure up to 1.0 mOsm corresponds to the determination of the refractive index of tears up to about 10 -5 RIU. A general engineering rule of thumb is that the accuracy of the measurement should exceed the target accuracy by about 10 times. Therefore, in the tears osmolarity measurement device, it is desirable to have a final refractive index accuracy 1RIU about 10-6 minutes.

[00248]SPR線最小値の位置を決定するための様々な技法は、当該技術分野で周知である。1つの技法は、SPR線の立ち下がりエッジおよび立ち上がりエッジに直線をフィットさせることであり、図7に示されている。技法の簡単な説明は、米国特許第7395103号に見出され、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。セントロイド法として説明される別の技法も、米国特許第7395103号に開示されている。   [00248] Various techniques for determining the location of the SPR line minimum are well known in the art. One technique is to fit a straight line to the falling and rising edges of the SPR line and is shown in FIG. A brief description of the technique is found in US Pat. No. 7,395,103, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety. Another technique described as the centroid method is also disclosed in US Pat. No. 7,395,103.

[00249]関数の導関数がゼロである点が関数の極大値または極小値のいずれかを表すことはよく知られている。任意の現実世界のデータは、ノイズを含むので、科学的民間伝承は、現実世界のデータの最大値または最小値のいずれかを見つけるための導関数の使用を却下する。一般的に持たれている説は、ノイズの多いデータの導関数をとることは、導関数データ内に許容できないノイズが生じることになり、したがって、微分ゼロ交差の正確な位置決定を不可能にするということである。   [00249] It is well known that the point where the derivative of a function is zero represents either a local maximum or a local minimum of the function. Since any real-world data contains noise, scientific folklore rejects the use of derivatives to find either the maximum or minimum of real-world data. The general belief is that taking the derivative of noisy data will result in unacceptable noise in the derivative data, thus making it impossible to accurately locate the differential zero crossing. Is to do.

[00250]実際には、SPR曲線の最小値の正確な位置を見つけるための微分信号処理のノイズの影響を打ち消すことができる3つの効果が存在する。第1は、きわめて低ノイズのSPR線画像で開始することである。ここで、これは、注意深い光学設計と、光源のためにレーザではなくLEDを使用することとによって達成された。第2の、可視光源から近赤外光源への移動は、SPR最小値近くの強度の変化率が急速であるかなり狭いSPR線をもたらし、信号内のいかなるノイズに対しても大きい微分信号をもたらす。最後に、SPR線の画像内の任意の残留ノイズが、適切なローパスフィルタリングによって最小化され得る。ここで、ガウスぼかしアルゴリズムが、任意の残留ノイズを許容可能なレベルまで減少させるために使用された。   [00250] In practice, there are three effects that can counteract the effects of differential signal processing noise to find the exact position of the SPR curve minimum. The first is to start with a very low noise SPR line image. Here, this was achieved by careful optical design and using LEDs rather than lasers for the light source. Second, the movement from a visible light source to a near infrared light source results in a fairly narrow SPR line with a rapid rate of change in intensity near the SPR minimum, resulting in a large differential signal for any noise in the signal. . Finally, any residual noise in the image of the SPR line can be minimized by appropriate low pass filtering. Here, a Gaussian blur algorithm was used to reduce any residual noise to an acceptable level.

[00251]図8は、光源として855nm点光源LEDを使用して得られた典型的なSPR線画像を示す。画像は、640×480ビデオイメージャを使用して取得された。画像は、米国国立衛生研究所で開発されたアプリケーションImageJ画像処理ソフトウェアにインポートされた。次に、25ピクセルのガウスぼかしが画像に適用され、図8内の矩形によって示されているように、適切な関心領域が画像に対して定義された。この関心領域(「ROI」)内で、X方向に沿った画像内の垂直列ピクセル強度の平均に対応してプロットプロファイルが生成された。これらの操作の結果は、関心領域のImageJプロットプロファイルである図9に示されている。最後に、プロットプロファイル曲線からのデータは、(図10に示すように)SPR線の最小値の位置を正確に定義する導関数の正方向のゼロ交差を見つけるために、周知の数学的技法を使用して数値的に区別され得る。図10に示す微分曲線は、図8中のSPR画像から導出された実際のデータであることに留意されたい。微分曲線は、非常に滑らかであり、明らかなノイズアーティファクトを示さない。   [00251] FIG. 8 shows a typical SPR line image obtained using a 855 nm point source LED as the light source. The images were acquired using a 640x480 video imager. The images were imported into the application ImageJ image processing software developed at the National Institutes of Health. Next, a 25 pixel Gaussian blur was applied to the image and an appropriate region of interest was defined for the image, as indicated by the rectangle in FIG. Within this region of interest (“ROI”), a plot profile was generated corresponding to the average of the vertical column pixel intensities in the image along the X direction. The result of these operations is shown in FIG. 9, which is an ImageJ plot profile of the region of interest. Finally, the data from the plot profile curve can be generated using well-known mathematical techniques to find the positive zero crossing of the derivative that accurately defines the position of the SPR line minimum (as shown in FIG. 10). Can be numerically differentiated using. It should be noted that the differential curve shown in FIG. 10 is actual data derived from the SPR image in FIG. The derivative curve is very smooth and does not show obvious noise artifacts.

[00252]実際には、微分データ内の低レベルのノイズのため、SPR線の導関数のゼロ交差は、補間技法を使用してピクセルの数分の1内に位置づけられ得る。図11は、図8中のSPR画像の導関数の相対値を示す。導関数にはほとんどノイズがなく、220ピクセル〜230ピクセルの限定された範囲にわたって、導関数は、ほぼ線形であることに留意されたい。導関数のゼロ交差は、ピクセル224における(224,−0.2943)の座標およびピクセル225における(225,0.1922)の座標で、ピクセル224とピクセル225との間に生じる。これらの値から、ゼロ交差の正確な座標は、図12に示す幾何学的形状において示すように、線形補間によって決定され得る。この例では、ゼロ交差は、座標(244.6049,0.0)において正確に生じる。   [00252] In practice, due to the low level of noise in the differential data, the zero crossing of the derivative of the SPR line can be located within a fraction of the pixel using interpolation techniques. FIG. 11 shows the relative value of the derivative of the SPR image in FIG. Note that the derivative has little noise and over a limited range of 220-230 pixels, the derivative is approximately linear. A zero crossing of the derivative occurs between pixel 224 and pixel 225 at the coordinates of (224, −0.2943) at pixel 224 and at the coordinates of (225, 0.1922) at pixel 225. From these values, the exact coordinates of the zero crossing can be determined by linear interpolation, as shown in the geometry shown in FIG. In this example, the zero crossing occurs exactly at the coordinates (244.6049, 0.0).

[00253]図13は、約1.0秒間隔で連続的に取得された10のSPR画像に関するSPR最小値の位置を示す。SPR最小値の位置における変動が、主に、各々の取得された画像に存在するランダムな光学的および電子的ノイズによるものであるように、時間以外に各画像取得間でSPRセットアップまたは他のテスト条件に変化はなかった。これらのデータによって表される画像は、2592水平×1944垂直2.2μm正方形ピクセルからなるAptina MT9P031 5メガピクセルグレースケール画像センサを使用して取得された。図14に示す別個の較正ステップは、約910ピクセルの分離に対応するエタノールおよび脱イオン水に関するSPR線最小値ピクセル位置を測定することを必要とした。これらの2つの液体間の屈折率の差は、Δn=1.35713(エタノール)−1.3288(脱イオン水)=0.02833である。1ピクセルあたりのΔnが3.113×10-5RIUであるという結果(図14)。この較正において使用されたエタノールおよび脱イオン水のSPR線に関する生のSPR画像は、それぞれ図15および図16に示されている。 [00253] FIG. 13 shows the position of the SPR minimum for 10 SPR images acquired sequentially at approximately 1.0 second intervals. SPR setups or other tests between each image acquisition other than time so that variations in the location of the SPR minimum are mainly due to random optical and electronic noise present in each acquired image There was no change in conditions. The image represented by these data was acquired using an Aptina MT9P031 5 megapixel grayscale image sensor consisting of 2592 horizontal x 1944 vertical 2.2 μm square pixels. The separate calibration step shown in FIG. 14 required measuring the SPR line minimum pixel position for ethanol and deionized water corresponding to a separation of about 910 pixels. The difference in refractive index between these two liquids is Δn = 1.35713 (ethanol) −1.3288 (deionized water) = 0.28333. The result that Δn per pixel is 3.113 × 10 −5 RIU (FIG. 14). Raw SPR images for the SPR lines of ethanol and deionized water used in this calibration are shown in FIGS. 15 and 16, respectively.

[00254]図13に戻ると、10サンプルにわたるゼロ交差点の全体の範囲は、平均ピクセル値に対して0.2662ピクセルまたは±0.1331ピクセルの全範囲である。これは、±4.143×10-6Rの屈折率の全体的な不確実性に対応する。 [00254] Returning to FIG. 13, the overall range of zero crossings over 10 samples is the entire range of 0.2662 pixels or ± 0.1331 pixels relative to the average pixel value. This corresponds to an overall uncertainty of refractive index of ± 4.143 × 10 −6 R.

[00255]図17は、上記で説明した微分信号処理を使用して取得され分析されたSPR浸透圧データを示す。一連の5つの精密に較正された生理食塩水が、金被覆高屈折率ガラスSPRプリズム、855nm点光源LED、およびAptina MT9P031 5メガピクセル画像センサからなるミニチュア光学ブレッドボードSPR機器を用いて測定された。このブレッドボードを用いてキャプチャされ、微分信号処理技法を使用して処理されたデータは、295mOsm〜348.5mOsmの浸透圧範囲にわたって±1.0mOsmの精度を実証した。生理食塩水は、±1.0mOsmの定められた精度も有する凝固点降下浸透圧測定技法を使用して独立して較正された。明らかに、凝固点降下法とSPR技法との間の一致は、実験誤差の限界内である。   [00255] FIG. 17 shows SPR osmotic pressure data acquired and analyzed using the differential signal processing described above. A series of five precisely calibrated saline solutions were measured using a miniature optical breadboard SPR instrument consisting of a gold coated high index glass SPR prism, an 855 nm point source LED, and an Aptina MT9P031 5 megapixel image sensor. . Data captured using this breadboard and processed using differential signal processing techniques demonstrated an accuracy of ± 1.0 mOsm over the osmotic pressure range of 295 mOsm to 348.5 mOsm. Saline was independently calibrated using a freezing point depression osmometry technique that also has a defined accuracy of ± 1.0 mOsm. Clearly, the agreement between the freezing point depression method and the SPR technique is within the limits of experimental error.

[00256]微分信号処理におけるノイズ低減のためのローパスフィルタリング(たとえば、ガウスぼかし)を使用する代替的な手法は、SPR画像内のノイズを平均化するためにSPR最小値の領域内の曲線フィッティングを使用することである。図18は微分信号処理に対するこの手法を実証するために使用されるSPR線である。図18におけるSPR線プロファイルは、明らかに非対称であり、SPR最小値の左側の勾配は、最小値の右側の勾配よりも実質的に小さい(および、符号が反対である)ことに留意すべきである。SPR線最小値の最小値を放物線にフィッティングすることを考えることは魅力的であるが、実際には、これは、不十分なフィットと低いR2値とをもたらす。結果は、このようにして見つけられたゼロ交差の位置が、SPR最小値の実際の位置からずれているということである。より正確な手法は、図19に示すように、その最小値の近くでSPR線に立方体をフィットさせることである。一般に、これは、1に近いR2値をもたらす。図20でさらに説明するように、結果として生じる3次方程式は、次いで、微分され、ゼロに設定され、SPR最小値の位置を見つけるために2次方程式を使用して解かれ得る。
例4:自己較正センサ理論
[00257]SPRベースの分析は、SPRプリズムの外部金表面と接触する媒体(たとえば、気体または液体)の屈折率の変化のきわめて正確な測定を提供することができる。適切に注意して、10-6分の1RIUの範囲内の屈折率の変化が、慎重に制御された研究室条件下で得られ得る(図13参照)。涙浸透圧測定にSPRを使用することの前提は、涙浸透圧および涙屈折率が線形に関連付けられることである。±5.0mOsm〜±1mOsmの範囲内にあり、±4 10-6RIUの範囲内の測定精度であるように示されている線形性で、生理食塩水の浸透圧は、SPR線の角度移動に対して全く線形である。いくつかの正確な生理食塩水に関する±1.0mOsmの線形性を示すデータが図17に示されている。
[00256] An alternative approach using low-pass filtering (eg, Gaussian blur) for noise reduction in differential signal processing is to use curve fitting in the region of the SPR minimum to average the noise in the SPR image. Is to use. FIG. 18 is an SPR line used to demonstrate this approach to differential signal processing. It should be noted that the SPR line profile in FIG. 18 is clearly asymmetric, and the slope on the left side of the SPR minimum is substantially smaller (and opposite in sign) than the slope on the right side of the minimum. is there. While it is attractive to consider fitting the minimum of the SPR line minimum to a parabola, in practice this results in poor fit and low R 2 values. The result is that the location of the zero crossing found in this way deviates from the actual position of the SPR minimum. A more accurate approach is to fit the cube to the SPR line near its minimum, as shown in FIG. In general, this results in an R 2 value close to 1. As further illustrated in FIG. 20, the resulting cubic equation can then be differentiated, set to zero, and solved using the quadratic equation to find the location of the SPR minimum.
Example 4: Self-calibrating sensor theory
[00257] SPR-based analysis can provide a very accurate measurement of the refractive index change of a medium (eg, gas or liquid) in contact with the external gold surface of the SPR prism. With appropriate caution, the change in the refractive index in the range of 1RIU of 10 -6 min may be obtained in the laboratory under carefully controlled conditions (see Figure 13). The premise of using SPR for tear osmolarity measurement is that the tear osmotic pressure and tear refractive index are linearly related. The linearity of the osmotic pressure of physiological saline is shown to be within the range of ± 5.0 mOsm to ± 1 mOsm and the measurement accuracy within the range of ± 4 10 -6 RIU. Is quite linear. Data showing the linearity of ± 1.0 mOsm for some accurate saline is shown in FIG.

[00258]一連の正確に較正された生理食塩水に直線を正確にフィッティングすることは、未知の生理食塩水の塩分(すなわち、屈折率)を正確で精密に決定する問題よりもはるかに容易な問題であることに留意すべきである。第1のケースは、単に較正曲線の勾配の決定を必要とする。第2のケースは、勾配とyインターセプトポイントの両方を決定することを必要とする。外部参照溶液の助けがなければ、この第2のケースは、達成するのがきわめて困難である。SPR機器の金感知面の汚染が非常に起こりやすいので、外部参照溶液は、実用的ではない。   [00258] Accurately fitting a straight line to a series of precisely calibrated saline is much easier than the problem of accurately and precisely determining the salinity (ie, refractive index) of an unknown saline It should be noted that this is a problem. The first case simply requires the determination of the slope of the calibration curve. The second case requires determining both the slope and the y intercept point. Without the help of an external reference solution, this second case is very difficult to achieve. External reference solutions are not practical because the gold sensitive surface of the SPR instrument is very susceptible to contamination.

[00259]図13は、1ピクセルあたりのRIUが計算され得るデータを提供し、−Δn=1.35713−1.3288=0.02853RIUは、910ピクセルに対応し、またはΔn/ピクセル=3.113×10-6RIU/ピクセルである。図17における浸透圧対ピクセルカウントのチャートの勾配は、0.7257ピクセル/mOsmである。これらの2つの係数を互いに乗算することは、1.0mOsm=2.25×10-5RIUの較正定数をもたらす。典型的には、工業的経験則は、任意の測定の較正精度は、単一の測定内で要求される所望の精度よりも約10倍よくなければならないということである。したがって、±1.0mOsmの涙浸透圧を正確に測定するために必要とされる絶対較正精度は、SPRデバイスの較正精度が±2.25×10-6RIUであることを必要とする。これは、制御された研究室条件下で得られるような図13における再現性のあるデータによって実証されているものよりも高い較正精度であることに留意されたい。これは、±1.0mOsmの精度での信頼できる涙浸透圧測定が日常的な実施で得ることが困難である可能性があることを意味する。 [00259] FIG. 13 provides data from which RIU per pixel can be calculated, -Δn = 1.35713-1.3288 = 0.02853 RIU corresponds to 910 pixels, or Δn / pixel = 3. 113 × 10 −6 RIU / pixel. The slope of the osmotic pressure vs. pixel count chart in FIG. 17 is 0.7257 pixels / mOsm. Multiplying these two coefficients together results in a calibration constant of 1.0 mOsm = 2.25 × 10 −5 RIU. Typically, an industry rule of thumb is that the calibration accuracy of any measurement should be about 10 times better than the desired accuracy required within a single measurement. Therefore, the absolute calibration accuracy required to accurately measure ± 1.0 mOsm tear osmotic pressure requires the SPR device calibration accuracy to be ± 2.25 × 10 −6 RIU. Note that this is a higher calibration accuracy than that demonstrated by the reproducible data in FIG. 13 as obtained under controlled laboratory conditions. This means that reliable tear osmotic pressure measurements with an accuracy of ± 1.0 mOsm can be difficult to obtain in routine practice.

[00260]図21は、いくつかの一般的な光学プラスチックに関する温度に対する屈折率の相対的な変化(すなわち、Δn/Δt)を示す。近赤外線において1.523の屈折率を有するZeon Corporation(日本)によって製造される低複屈折光学プラスチックであるZEONEX(登録商標)E48R(「E48R」)が、光学SPRプリズムを成形するのに適した光学ポリマであることに留意されたい。E48Rが、約1.269×10-4RIU/℃である、図21に示す他の光学プラスチックのものと同様のΔn/Δtを有することに留意されたい。結果として、1摂氏度あたりのZEONEX(登録商標)E48Rの屈折率の変化は、±1.0mOsmまで浸透圧を正確に再現可能に測定するために必要とされる分解能よりも約28倍大きい(すなわち、1.269×10-4÷4.50×10-6)。実際には、これは、E48R SPRプリズムの温度が約0.036℃の精度内に維持されるか、または測定されなければならないことを意味する。これらの条件のどちらも、通常の臨床オフィス環境において達成するのは実行不可能である。したがって、涙浸透圧測定の所望の精度を達成するために、きわめて正確な温度較正手段が必要とされる。
例5:自己較正センサの概念1
[00261]基本的な自己較正SPRセンサの概念は、図22および図23の図から進化した。図22は、光学グレードプラスチックに形成された一体射出成形センサを示す。この一体センサの概念は、各々のすべてのセンサがシステムの光学シャーシに正確で繰返し可能に整列されていることを保証するために、6自由度に制約するために運動学的取り付け機能を使用することを意図していた。図23に示すように、この概念は、光学シャーシへの精密な運動学的機械的インターフェースを提供するベース部分、涙浸透圧を測定するための金(または保護された銀)被覆SPR感知面を有するSPRプリズム部分、および、最後に、SPRプリズム部分とベース部分との間の移行を提供するための「スカート」部分の、3つのセグメントからなるセンサを想定している。プリズム部分は、好ましくは約850nmおよび950nmの2つの別々の波長における、光学臨界角信号遷移と空気SPR線の両方、ならびにSPRプリズムの金被覆センサ表面が涙液によって濡らされたときに現れることになっていた別の別個のSPR線を得るための方法を実施することによって自己較正を提供する。
[00260] FIG. 21 shows the relative change in refractive index with temperature (ie, Δn / Δt) for several common optical plastics. ZEONEX® E48R (“E48R”), a low birefringence optical plastic manufactured by Zeon Corporation (Japan), which has a refractive index of 1.523 in the near infrared, is suitable for molding optical SPR prisms. Note that it is an optical polymer. Note that E48R has a Δn / Δt similar to that of the other optical plastics shown in FIG. 21, which is approximately 1.269 × 10 −4 RIU / ° C. As a result, the refractive index change of ZEONEX® E48R per degree Celsius is approximately 28 times greater than the resolution required to accurately and reproducibly measure osmotic pressures up to ± 1.0 mOsm ( That is, 1.269 × 10 −4 ÷ 4.50 × 10 −6 ). In practice, this means that the temperature of the E48R SPR prism must be maintained or measured within an accuracy of about 0.036 ° C. Neither of these conditions is feasible to achieve in a normal clinical office environment. Therefore, very accurate temperature calibration means are required to achieve the desired accuracy of tear osmotic pressure measurement.
Example 5: Self-calibrating sensor concept 1
[00261] The basic self-calibrating SPR sensor concept evolved from the diagrams of FIGS. FIG. 22 shows an integral injection molded sensor formed in optical grade plastic. This integral sensor concept uses a kinematic mounting feature to constrain to 6 degrees of freedom to ensure that each and every sensor is accurately and repeatably aligned with the optical chassis of the system. Was intended. As shown in FIG. 23, this concept consists of a base portion that provides a precise kinematic mechanical interface to the optical chassis, a gold (or protected silver) coated SPR sensing surface for measuring tear osmotic pressure. Assume a sensor consisting of three segments: an SPR prism portion having, and finally, a “skirt” portion to provide a transition between the SPR prism portion and the base portion. The prism portion preferably appears at both the optical critical angle signal transition and the air SPR line at two separate wavelengths of about 850 nm and 950 nm, as well as when the gold-coated sensor surface of the SPR prism is wetted by tear fluid. Self-calibration is provided by performing a method to obtain another separate SPR line that was supposed to be.

[00262]図24は、LED光源からの光を感知面上に結像させるために楕円表面を使用するSPRセンサの概念を示す。図25に示すように、空気のSPR線と涙(または水)のSPR線の両方を生成することを可能にするために、空気のSPR線を生成する約42.0°および涙のSPR線を生成する約64.4°で感知面に入射する光がなければならない。これは、透明楕円形反射体の感知面(たとえば、金被覆感知面)上にLEDの画像を中継するために楕円表面を使用して点光源LEDからの光を結像させることによって達成される。内部楕円形表面上のLED光の入射角は、全内部反射がLED光に対して生じるようなものである。金被覆SPR感知面によって反射された光は、次いで、左手の楕円形内部表面によって点光源LEDに向かって反射され、戻り光をSPR線の位置を検出する画像センサに反射するビームスプリッタによって遮断される。回転対称楕円センサの場合について、SPR線は、実際には、楕円表面の回転軸を中心とするSPR円である。   [00262] FIG. 24 illustrates the concept of an SPR sensor that uses an elliptical surface to image light from an LED light source onto a sensing surface. As shown in FIG. 25, approximately 42.0 ° to generate air SPR lines and tear SPR lines to allow generation of both air SPR lines and tear (or water) SPR lines. There must be light incident on the sensing surface at about 64.4 ° which produces This is accomplished by imaging light from a point source LED using an elliptical surface to relay the image of the LED onto a sensing surface (eg, a gold-coated sensing surface) of a transparent elliptical reflector. . The incident angle of the LED light on the inner elliptical surface is such that total internal reflection occurs for the LED light. The light reflected by the gold-coated SPR sensing surface is then reflected by the left hand oval inner surface towards the point source LED and blocked by a beam splitter that reflects the return light to the image sensor that detects the position of the SPR line. The For the case of a rotationally symmetric elliptical sensor, the SPR line is actually an SPR circle centered on the rotational axis of the elliptical surface.

[00263]楕円センサの分析に続いて、ZEMAX(登録商標)光学設計ソフトウェアを使用して、一連のプリズム状キャップ構成が開発され、分析された。これらの様々な構成は、図26および図27に示されている。一般に、これらの概念の各々は、キャップのプリズム部分の内側に沿って光を全内部反射するのに役立つキャップの内側の2つの内部透過ファセットと3つまたは5つの外部ファセットとを利用する。これらのセンサ概念は、空気とE48R(約1.5305の屈折率を有するZEONEX(登録商標)E48R材料)との間の臨界角、空気SPR線、および涙SPR線の画像を提供することができた。1つのセンサ概念では、臨界角および空気SPR線は、両方とも1つの画像フレーム内にキャプチャされ、涙SPR線は、後続の画像フレーム内にキャプチャされる。別のセンサ概念では、3つの線すべてが単一の画像フレーム内にキャプチャされる。
例6:自己較正センサの分析
[00264]図28は、ZEMAX(登録商標)光学設計ソフトウェアからの出力に基づくセンサ用のレイアウトスケッチのセットを含む。図28のパネルCは、センサの内部表面上に配置された2つの屈折ファセット(丸で囲まれている赤い数字1および7によって示されている)と、被覆されておらず全内部反射によって光を反射する4つの外部ファセット(表面2、3、5、および6として示されている)と、SPR表面である金ストライプで部分的に被覆された第5の表面(表面5または感知面として示されている)とからなるようなセンサチップの拡大図を示す。表面5の金被覆部分は、空気測定と涙浸透圧SPR測定の両方に関するSPR線を提供し、表面5の非被覆部分は、空気の臨界角遷移を提供する。空気の臨界角遷移と空気のSPR線の両方は、表面5が涙液によって濡れる前に得られなければならない。
[00263] Following analysis of the ellipsoidal sensor, a series of prismatic cap configurations were developed and analyzed using ZEMAX® optical design software. These various configurations are illustrated in FIGS. 26 and 27. In general, each of these concepts utilizes two internal transmission facets and three or five external facets inside the cap that help to totally internally reflect light along the inside of the prism portion of the cap. These sensor concepts can provide images of the critical angle between air and E48R (ZEONEX® E48R material with a refractive index of about 1.5305), air SPR lines, and tear SPR lines. It was. In one sensor concept, both critical angle and air SPR lines are captured in one image frame, and tear SPR lines are captured in subsequent image frames. In another sensor concept, all three lines are captured in a single image frame.
Example 6: Analysis of a self-calibrating sensor
[00264] FIG. 28 includes a set of layout sketches for sensors based on output from the ZEMAX® optical design software. Panel C in FIG. 28 shows two refracting facets (indicated by circled red numbers 1 and 7) placed on the inner surface of the sensor and uncovered light by total internal reflection. And a fifth surface (shown as surface 5 or sensing surface) partially covered with gold stripes that are SPR surfaces (shown as surfaces 2, 3, 5, and 6). An enlarged view of the sensor chip as shown in FIG. The gold coated portion of surface 5 provides the SPR line for both air and tear osmotic SPR measurements, and the uncoated portion of surface 5 provides the critical angle transition of air. Both the critical angle transition of air and the SPR line of air must be obtained before the surface 5 is wetted by tears.

[00265]図28の左上のスケッチは、センサおよびシステムの光学レイアウト全体を示す。4つのLEDは、光源として機能し、2つは、公称855nmで動作可能であり、2つは、公称950nmで動作可能である。LEDの両方のセットは、855nm LEDおよび950nm LEDからなり、その各々は、独立して作動され得る。855nmおよび950nmのLEDの第1のセットからの2つのビームは、LEDの第1のセットから始まる上部光線束によって示されるように共通ビーム経路に沿って伝搬するように、小さい2色性ビームスプリッタ(図示せず)を介して単一のビームに結合される。最初に第1のセット内の855nm LEDが作動される場合を考慮すると、上部光束として示されたビームは、窓および円柱レンズを通って、次いで、屈折ファセット7を通ってファセット6に向かって導かれる。ファセット6において、光ビームは、全内部反射によって、ファセット4、センサ表面に向かって反射される。円柱レンズの設計は、光ビームがファセット4上の線に名目上集束されるようなものである。センサ面上に入射する光の円錐角の中点は、公称42度であり、これは、単一の画像フレームにおける空気の臨界角遷移と空気のSPR最小値の両方の取得を可能にする。センサ表面において、上部(明るい灰色)光線束によって描かれている光ビームは、855nmの波長に対する空気のSPR線と空気の臨界角遷移とを形成するように、金および金と接触する空気と相互作用する。   [00265] The upper left sketch of FIG. 28 shows the overall optical layout of the sensor and system. The four LEDs function as light sources, two can operate at a nominal 855 nm, and two can operate at a nominal 950 nm. Both sets of LEDs consist of 855 nm LEDs and 950 nm LEDs, each of which can be operated independently. A small dichroic beamsplitter so that the two beams from the first set of 855 nm and 950 nm LEDs propagate along the common beam path as indicated by the upper beam bundle starting from the first set of LEDs. (Not shown) to be combined into a single beam. Considering first the case where the 855 nm LED in the first set is activated, the beam shown as the top beam is directed through the window and cylindrical lens and then through the refractive facet 7 towards the facet 6. It is burned. At facet 6, the light beam is reflected towards facet 4, the sensor surface by total internal reflection. The design of the cylindrical lens is such that the light beam is nominally focused on a line on facet 4. The midpoint of the cone angle of light incident on the sensor surface is nominally 42 degrees, which allows acquisition of both the critical angle transition of air and the SPR minimum of air in a single image frame. At the sensor surface, the light beam depicted by the upper (light gray) beam bundle interacts with gold and the air in contact with the gold so as to form an air SPR line and a critical angle transition of air for a wavelength of 855 nm. Works.

[00266]光ビームが感知面で相互作用した後、明るい灰色の光線束光ビームは、ファセット4からファセット2に向かって全内部反射され、ファセット2において、屈折ファセット1に向かって反射され、屈折ファセット1を通り、2D CMOS撮像アレイに衝突するように進む。図示の実施形態では、撮像アレイは、2592×1944のアクティブピクセルからなるAPTINA(登録商標)MT9P031 1/2.5インチ5Mp CMOSデジタル画像センサのグレースケールバージョンである。イメージャは、入射光を、撮像アレイ内の2592×1944アクティブピクセルの各々における光の強度を表すデジタルデータからなるデジタル電子信号に変換する。これらのデータは、次いで、空気の臨界角遷移および空気のSPR最小角の正確な位置を見つけるために、上記で説明した微分信号処理技法を使用して処理され得る。   [00266] After the light beams interact at the sensing surface, the light gray light bundle light beam is totally internally reflected from facet 4 toward facet 2, and at facet 2 is reflected toward refractive facet 1 and refracted Go through facet 1 and hit the 2D CMOS imaging array. In the illustrated embodiment, the imaging array is a grayscale version of the APTINA® MT9P031 1 / 2.5 inch 5 Mp CMOS digital image sensor consisting of 2592 × 1944 active pixels. The imager converts incident light into a digital electronic signal consisting of digital data representing the intensity of light at each of the 2592 × 1944 active pixels in the imaging array. These data can then be processed using the differential signal processing techniques described above to find the exact location of the critical angle transition of air and the SPR minimum angle of air.

[00267]空気の臨界角遷移および空気のSPR最小角が撮像アレイ上で検出されると、855nmのLEDが停止され、950nmのLEDが起動され、950nm波長における空気の臨界角遷移および空気のSPR最小角のセットを取得するために、同様のプロセスが続けられる。これらのデータの組合せは、システムがその「スリープ」モードから出されるたびに発生する自動空気較正シーケンスを備える。   [00267] When the critical angle transition of air and the minimum SPR angle of air are detected on the imaging array, the 855 nm LED is turned off, the 950 nm LED is activated, the critical angle transition of air at the 950 nm wavelength and the SPR of air A similar process continues to obtain a set of minimum angles. These data combinations comprise an automatic air calibration sequence that occurs each time the system is taken out of its “sleep” mode.

[00268]同様の方法で、855nmおよび950nmのLEDの第2のセットからの光は、組み合わされ、図28に示す暗い灰色の光線の束によって示された経路に沿ってシステムを通って伝搬される。LEDの第1のセットと第2のセットとの間の主な違いは、LEDの第2のセットからの光がセンサファセットに衝突する途中でファセット5によって全内部反射され、イメージャへの途中でファセット3によって全内部反射されることである。この違いの影響は、LEDの第2のセットからの光の円錐の中点が、約64.4°の公称角度でセンサ表面に入射することである。この公称入射角は、水および涙液などの液体のSPRデータの生成を可能にする。LEDの第1のセットの場合のように、855nmおよび950nmのLEDの作動を単純に交互に切り替えることによって、855nmおよび950nmにおけるSPRデータを得ることが可能である。   [00268] In a similar manner, light from the second set of 855 nm and 950 nm LEDs is combined and propagated through the system along the path indicated by the bundle of dark gray rays shown in FIG. The The main difference between the first set of LEDs and the second set is that the light from the second set of LEDs is totally internally reflected by facet 5 on the way to the sensor facet and on the way to the imager It is totally internally reflected by facet 3. The effect of this difference is that the midpoint of the light cone from the second set of LEDs is incident on the sensor surface at a nominal angle of about 64.4 °. This nominal angle of incidence allows the generation of SPR data for liquids such as water and tears. As with the first set of LEDs, it is possible to obtain SPR data at 855 nm and 950 nm by simply alternating the operation of the 855 nm and 950 nm LEDs.

[00269]図29のパネルAは、LEDの第1のセットからの1つのLEDを使用する、表面5が水(または涙液)で濡れる前の、空気のSPR線および臨界角遷移のZEMAX(登録商標)シミュレーションを示す。図29のパネルBは、表面5が水(または涙液)で濡れているという条件下で、第2のセットからのLEDの1つを使用して得られたSPR線を示す。
例7:スネルの法則および臨界角遷移
[00270]正確で精密な臨界角データの取得は、主題のセンサおよびシステムの較正の重要な側面である。図30は、スネルの法則(屈折の法則)および臨界角の幾何学である。図30は、スネルの法則の単純な場合と、単一の界面に関する臨界角とを示す。より複雑な光学薄膜分析は、入射媒体がn1の屈折率であり、出射媒体がn2の屈折率を有する限り、入射媒体と出射媒体との間の平面平行層の数と無関係に、臨界角は、常にθC=Sin−1(n2/n1)によって与えられることを示す。したがって、臨界角は、入射媒体と出射媒体との間の材料に対して不変であり、n1およびn2の値にのみ依存する。結果として、臨界角の位置の測定は、SPR測定のための重要な較正係数を提供する。
[00269] Panel A of FIG. 29 uses a single LED from the first set of LEDs, ZEMAX (SPR line of air and critical angle transition before surface 5 is wet with water (or tear). (Registered trademark) simulation. Panel B of FIG. 29 shows the SPR line obtained using one of the LEDs from the second set under the condition that the surface 5 is wet with water (or tears).
Example 7: Snell's law and critical angle transition
[00270] Acquisition of accurate and precise critical angle data is an important aspect of the calibration of the subject sensors and systems. FIG. 30 shows Snell's law (the law of refraction) and critical angle geometry. FIG. 30 shows the simple case of Snell's law and the critical angle for a single interface. More complex optical thin film analysis is critical regardless of the number of plane parallel layers between the incident medium and the exit medium, so long as the incident medium has a refractive index of n 1 and the exit medium has a refractive index of n 2. It is shown that the angle is always given by θ C = Sin−1 (n 2 / n 1 ). Thus, the critical angle is invariant to the material between the incident medium and the output medium and depends only on the values of n 1 and n 2 . As a result, the measurement of the critical angle position provides an important calibration factor for SPR measurements.

[00271]図31は、1.51の屈折率を有する入射媒体上の金層に関する臨界角の位置を示す。出射媒体は、1.00027477の屈折率を有する空気である。金の厚さは、ゼロの厚さから75nmの厚さまで変化される。入射角に対する反射率のチャートに示されるように、臨界角は、この金の厚さの範囲全体にわたって、41.4757°で静止したままである。空気は、波長および温度に関して弱い分散性でしかない(そして、その指数は、波長と温度の両方に対して十分に特徴付けられる)ので、臨界角のシフトに対する主な寄与は、入射媒体の屈折率であり、主題のシステムの場合、これは、センサの屈折率、および光学シャーシへのセンサの任意の機械的取り付け公差である。その結果、855nmおよび950nmにおいて臨界角測定を行うことによって、そしてZEONEX(登録商標)E48Rセンサ材料の既知で十分に特徴付けられた波長および温度の分散が与えられると、測定時のセンサの取り付け角度とE48Rの屈折率とを特徴付けるために、2つの式と2つの未知数とを設定することが可能である。
例8:自己較正センサの概念2
[00272]図32は、センサ概念2の光学的レイアウトを示す。この概念は、センサ概念1よりもかなり単純であり、ビームスプリッタ(図示せず)と、単一のコリメートレンズと、光学シャーシのための窓を兼ねる単一の円柱レンズと、2つの内部ファセットおよび3つの外部ファセットからなるセンサと、画像検出器とを使用して単一ビームに結合された、1つが855nmで第2のものが950nmの2つのLEDを利用する。855nm LEDまたは950nm LEDからの光は、本質的に同じ光路をたどる。動作中、アクティブな855nm LEDからの光は、コリメートレンズによってコリメートされ、次いで、円柱レンズによってセンサファセット3上の線に集束される。円柱レンズを通過した後、ビームは、センサの中心軸を横切ってファセット5によって屈折され、非被覆ファセット2によって反射される。ファセット2上のビームの入射角は、空気の臨界角遷移がこの表面上で生じるように、約42.0°である。ファセット2からの反射ビームは、集束された光の円錐の中心角の近くに水または涙液に関するSPR最小値を生成するように、約64.4°の入射角で金被覆センサファセット3上に入射する。ファセット3および4上の金の厚さは、約45〜50nmである。センサ表面3からの反射の後、ビームは、第4のファセットからの反射時に空気のSPR最小値を生成するように、金被覆ファセット4上に約42°の入射角で入射する。最後に、ビームは、ファセット1を通って反射によってセンサを出て、円柱レンズを通過することによってシステムの光軸と平行に再配列され、その後、先に説明した2593×1944ピクセルAPTINA(登録商標)イメージャ上に入射する。
[00271] FIG. 31 shows the position of the critical angle for a gold layer on an incident medium having a refractive index of 1.51. The exit medium is air having a refractive index of 1.00027477. The gold thickness varies from zero thickness to 75 nm thickness. The critical angle remains stationary at 41.4757 ° throughout this gold thickness range, as shown in the reflectivity vs. incidence chart. Since air is only weakly dispersible with respect to wavelength and temperature (and its index is well characterized for both wavelength and temperature), the main contribution to the critical angle shift is the refraction of the incident medium. For the subject system, this is the refractive index of the sensor, and any mechanical mounting tolerances of the sensor to the optical chassis. As a result, the sensor mounting angle at the time of measurement, given critical angle measurements at 855 nm and 950 nm, and given the known and well-characterized wavelength and temperature dispersion of the ZEONEX® E48R sensor material It is possible to set two equations and two unknowns to characterize and the refractive index of E48R.
Example 8: Self-calibrating sensor concept 2
[00272] FIG. 32 shows the optical layout of sensor concept 2. This concept is much simpler than sensor concept 1 and includes a beam splitter (not shown), a single collimating lens, a single cylindrical lens that doubles as a window for the optical chassis, two internal facets and Utilizes two LEDs, one at 855 nm and the second at 950 nm, combined into a single beam using a sensor consisting of three external facets and an image detector. Light from an 855 nm LED or 950 nm LED follows essentially the same optical path. In operation, light from the active 855 nm LED is collimated by a collimating lens and then focused on a line on the sensor facet 3 by a cylindrical lens. After passing through the cylindrical lens, the beam is refracted by the facet 5 across the central axis of the sensor and reflected by the uncoated facet 2. The incident angle of the beam on facet 2 is about 42.0 ° so that a critical angle transition of air occurs on this surface. The reflected beam from facet 2 onto gold-coated sensor facet 3 at an incident angle of about 64.4 ° so as to produce an SPR minimum for water or tears near the central angle of the focused light cone. Incident. The gold thickness on facets 3 and 4 is about 45-50 nm. After reflection from the sensor surface 3, the beam is incident on the gold-coated facet 4 at an incident angle of about 42 ° so as to produce an SPR minimum of air upon reflection from the fourth facet. Finally, the beam exits the sensor by reflection through facet 1 and is rearranged parallel to the optical axis of the system by passing through a cylindrical lens and then the 2593 × 1944 pixel APTINA® described above. ) Incident on the imager.

[00273]同様の方法で、SPRおよび臨界角データは、855nm LEDを停止させ、950nm LEDを作動させることによって、950nmの波長で収集され得る。950nmの光によってとられる経路は、この場合、事実上同じである。   [00273] In a similar manner, SPR and critical angle data can be collected at a wavelength of 950 nm by turning off the 855 nm LED and turning on the 950 nm LED. The path taken by the 950 nm light is in this case virtually the same.

[00274]図33は、単一の画像において空気の臨界角遷移と、涙のSPR線と、空気のSPR線とを生成するその可能性を示す、センサ概念2の性能のZEMAX(登録商標)シミュレーションを示す。原理的には、センサ概念2は、図33に示すように、単一のキャプチャされたフレーム内の、空気の臨界角遷移、涙のSPR最小値、および空気のSPR最小値データの全セットを生成することができる。
例9:自己較正センサ概念1の分析
[00275]図34は、センサ概念1のさらなる展開図を示す。図34は、XIMEA(登録商標)による支持チップを用いて回路基板上に取り付けられて提供されるようにLEDとイメージャの両方の物理的サイズを示す。図28における光学的レイアウトと比較して、図34におけるレイアウトは、浸透圧測定を行う医師が眼の涙液膜上にセンサの感知面をより容易に置くことができるように、システムの上部を越えてセンサの先端に、より直接的な視線を提供する目的のために、上下を反転されていることに留意すべきである。
[00274] FIG. 33 shows the ZEMAX® of sensor concept 2 performance showing its critical angle transition, tear SPR line and air SPR line in a single image. A simulation is shown. In principle, sensor concept 2 has a complete set of air critical angle transition, tear SPR minimum, and air SPR minimum data in a single captured frame, as shown in FIG. Can be generated.
Example 9: Analysis of self-calibrating sensor concept 1
[00275] FIG. 34 shows a further development of sensor concept 1. FIG. FIG. 34 shows the physical size of both the LED and the imager as provided provided on a circuit board using a support chip according to XIMEA®. Compared to the optical layout in FIG. 28, the layout in FIG. 34 allows the top of the system to be placed so that the osmotic pressure measurement physician can more easily place the sensing surface of the sensor on the eye tear film. Note that it is flipped up and down for the purpose of providing a more direct line of sight beyond the sensor tip.

[00276]依然として図34を参照すると、センサの一般的な方向において放射されるLEDからの光は、コリメートレンズによってコリメートされ、円柱レンズによって集束され、センサの内部空洞部分に入る。センサの内部で、円柱レンズによって集束された光は、センサの上部内部ファセットによって反射され、その後、センサの5つの外部ファセットのうちの3つによって内部反射される。3つのファセットのうちの第2のファセットは、円筒状に集束された光が集束するようになり、感知面の金被覆および金の外部表面と接触する媒体と相互作用する感知面である。センサ表面に続く表面による内部反射、およびその後の下部内部ファセットによる屈折は、主に、センサを出る光を画像センサの一般的な方向に導く働きをする。省略されてもよい光学くさびは、その垂直プロファイルをより低くするように、出射ビームの軸をシステムの物理軸のより近くに導く働きをする。   [00276] Still referring to FIG. 34, light from LEDs emitted in the general direction of the sensor is collimated by a collimating lens, focused by a cylindrical lens, and enters an internal cavity portion of the sensor. Inside the sensor, the light focused by the cylindrical lens is reflected by the upper inner facet of the sensor and then internally reflected by three of the five outer facets of the sensor. The second facet of the three facets is a sensing surface that allows the light focused in a cylindrical manner to converge and interacts with the gold coating on the sensing surface and the medium in contact with the gold outer surface. Internal reflection by the surface following the sensor surface and subsequent refraction by the lower internal facet primarily serves to direct light exiting the sensor in the general direction of the image sensor. An optical wedge that may be omitted serves to direct the axis of the outgoing beam closer to the physical axis of the system so that its vertical profile is lower.

[00277]図35は、LED、光学構成要素、およびイメージャを、SPR線および臨界角遷移を作成し撮像するためのそれらの適切な位置に支持する機械加工されたアルミニウム光学シャーシ上にセンサを取り付けるための構造をより詳細に示す。図36は、光学シャーシの長さ寸法を示し、図37および図38は、シャーシの垂直方向の寸法を示し、また、センサを光学シャーシに結合する取り付け構成要素に関する構成要素のコールアウトとより詳細とを提供する。   [00277] FIG. 35 mounts sensors on a machined aluminum optical chassis that supports LEDs, optical components, and imagers in their proper locations for creating and imaging SPR lines and critical angle transitions. The structure for this is shown in more detail. 36 shows the length dimensions of the optical chassis, FIGS. 37 and 38 show the vertical dimensions of the chassis, and component callouts and more details regarding the mounting components that couple the sensor to the optical chassis. And provide.

[00278]図39は、表面実装型LEDが使用されるときの光学シャーシの構成を示す。このレイアウトはまた、汚染物質が光学シャーシ内に収容された一連の光学構成要素に入ることを防止するために窓として働く光学ガラスの平面平行ディスクに接着された円柱レンズを示す。円柱レンズを窓に接着することは、シャーシ内の他の光学構成要素に対するその整列を恒久的に設定するのに役立つ。図39はまた、偏光子およびそのバレルの位置を示す。偏光子は、画像センサ上にSPR画像と臨界角遷移画像とを形成するために使用される。最後に、システム内の様々なLEDからの光を結合するビームスプリッタの位置が示されている。図40は、斜視図におけるシャーシの同様の図である。   [00278] FIG. 39 shows the configuration of the optical chassis when surface mount LEDs are used. This layout also shows a cylindrical lens bonded to a plane parallel disk of optical glass that acts as a window to prevent contaminants from entering a series of optical components housed within the optical chassis. Adhering the cylindrical lens to the window helps to permanently set its alignment relative to other optical components in the chassis. FIG. 39 also shows the position of the polarizer and its barrel. The polarizer is used to form an SPR image and a critical angle transition image on the image sensor. Finally, the position of the beam splitter that combines the light from the various LEDs in the system is shown. FIG. 40 is a similar view of the chassis in a perspective view.

[00279]図41は、その外装ハウジング内に取り付けられた光学およびセンサシャーシを示し、また、スイッチ閉鎖を検出し、光学シャーシ内のLEDを適切な順序で作動させるために使用される制御ボードの位置を示す。   [00279] FIG. 41 shows the optical and sensor chassis installed in its exterior housing, and also shows a control board used to detect switch closure and activate the LEDs in the optical chassis in the proper sequence. Indicates the position.

[00280]図42〜図47は、センサのより詳細な図を提供する。図42および図43は、120°離れて配置され、その上に、光学シャーシのバヨネット取り付け機構の第1の内面に係合するように働く3つの小さい突起がある3つの保持構成要素を示す。これらの可撓部および突起は、図44に示す3つの運動学的取り付け点がバヨネット取り付け機構の第2の内面と運動学的に接触させられるようにセンサを付勢する。図45は、本発明の実施形態によるセンサの外側端面図を示す。この図では、保持構成要素は、射出成形プロセス中にタブを完全に充填することを困難にすると(金型フロー分析ソフトウェアアプリケーションを使用して)見出されたスロットをもはや持たない。図46は、光学シャーシのその嵌合バヨネット機構におけるセンサの外側端面図を示す。図47は、ZEONEX(登録商標)E48R光学ポリマで成形されたときに現れるセンサの外観のシミュレーションである。感知面および複数のファセットが識別される。
例10:ベンチトップセンサシステム
[00281]図48は、デスクトップシステムまたはベンチトップシステムの図である。図48に示すように、ベンチトップシステムは、2つのLEDコリメータを備え、この例では、一方は、855nmの公称波長で動作し、他方は、950nmの公称波長で動作する。LEDコリメータは、円形シート偏光子と、次いで適切なコリメートレンズとが後に続く点光源LEDから構成される。図示された構成要素は、真鍮ハウジング内に収容される。コリメータの波長は、855nmおよび950nmである必要はないが、センサおよび分析されるテスト媒体に適した波長の任意の対であり得ることに留意されたい。
[00280] FIGS. 42-47 provide a more detailed view of the sensor. FIGS. 42 and 43 show three holding components that are spaced 120 ° apart and on which there are three small protrusions that serve to engage the first inner surface of the bayonet attachment mechanism of the optical chassis. These flexible portions and protrusions bias the sensor so that the three kinematic attachment points shown in FIG. 44 are in kinematic contact with the second inner surface of the bayonet attachment mechanism. FIG. 45 shows an outer end view of a sensor according to an embodiment of the present invention. In this figure, the holding component no longer has a slot found (using the mold flow analysis software application) that makes it difficult to completely fill the tab during the injection molding process. FIG. 46 shows an outer end view of the sensor in its mating bayonet mechanism of the optical chassis. FIG. 47 is a simulation of the appearance of the sensor that appears when molded with ZEONEX® E48R optical polymer. A sensing surface and a plurality of facets are identified.
Example 10: Benchtop sensor system
[00281] FIG. 48 is a diagram of a desktop or bench top system. As shown in FIG. 48, the bench top system comprises two LED collimators, in this example one operating at a nominal wavelength of 855 nm and the other operating at a nominal wavelength of 950 nm. An LED collimator consists of a point source LED followed by a circular sheet polarizer followed by a suitable collimating lens. The illustrated components are housed in a brass housing. Note that the wavelength of the collimator need not be 855 nm and 950 nm, but can be any pair of wavelengths suitable for the sensor and the test medium being analyzed.

[00282]図48に示すように、855nm LEDコリメータからの光は、90°プリズムの反射斜辺に入射し、ビームスプリッタの方に反射される。ビームスプリッタでは、855nmビームの一部がビームスプリッタを通り、その後、円柱レンズを通ってSPR半円筒形状センサに送られ、最終的に、半円筒に一致したインデックスであった金被覆顕微鏡スライドの金被覆外部感知面上に集束される。金の表面上のこの855nmビームの入射角は、855nmの空気の臨界角遷移および空気のSPR線が生成され得るように、855nmの臨界角の範囲内にある。同様の方法で、950nm LEDコリメータからのビームの一部は、ビームスプリッタによって反射され、円柱レンズによって集束され、半円筒に入り、950nmの空気の臨界角遷移および空気のSPR線が生成され得るように、950nmの臨界角の範囲内の角度で金被覆感知面に衝突し得る。   [00282] As shown in FIG. 48, light from the 855 nm LED collimator is incident on the reflective hypotenuse of the 90 ° prism and is reflected toward the beam splitter. In the beam splitter, a portion of the 855 nm beam passes through the beam splitter, then through the cylindrical lens to the SPR semi-cylindrical sensor, and finally the gold-coated microscope slide gold that was the index that matched the semi-cylinder. Focused on the coated external sensing surface. The angle of incidence of this 855 nm beam on the gold surface is within the critical angle range of 855 nm so that a critical angle transition of 855 nm air and SPR lines of air can be generated. In a similar manner, a portion of the beam from the 950 nm LED collimator can be reflected by a beam splitter, focused by a cylindrical lens, and enter a semi-cylinder to generate a critical angle transition of 950 nm air and air SPR lines. In addition, the gold-coated sensing surface can be impacted at an angle within a critical angle range of 950 nm.

[00283]同様の方法で、ビームスプリッタによって反射された855nmビーム、およびビームスプリッタを透過した950nmビームは、結合され、90°プリズムの第2の反射斜辺から反射され、第2の円柱レンズを通過し、半円筒に入り、SPR最小値の範囲内の角度で金被覆顕微鏡スライドに入射し、したがって、水溶液、涙液などの液体に関する855nmおよび950nmのSPR線を生成する。   [00283] In a similar manner, the 855 nm beam reflected by the beam splitter and the 950 nm beam transmitted through the beam splitter are combined, reflected from the second reflective hypotenuse of the 90 ° prism, and passed through the second cylindrical lens. Then enter the semi-cylinder and impinge on the gold-coated microscope slide at an angle within the range of the SPR minimum, thus generating 855 nm and 950 nm SPR lines for liquids such as aqueous solutions, tears and the like.

[00284]金被覆顕微鏡スライドから反射された光は、半円筒を通過し、画像検出器に向かう一般的な方向において半円筒を出て、一般に上記で説明した信号処理技法を使用して、デスクトップコンピュータまたはラップトップコンピュータによって分析される。   [00284] Light reflected from the gold-coated microscope slide passes through the semi-cylinder and exits the semi-cylinder in a general direction toward the image detector, generally using the signal processing techniques described above, the desktop Analyzed by computer or laptop computer.

[00285]図49は、構成要素のラベルなしのベンチトップシステムの斜視図であり、図50は、構成要素のラベル付きの斜視図である。図示のベンチトップシステムの光学シャーシは、アルミニウムの固体ビレットからその内部および外部の特徴をコンピュータ数値制御(CNC)機械加工することによって形成されることに留意すべきである。これは、きわめて安定した精密な光学シャーシを提供し、精密な整列を必要とするすべての重要な構成要素は、シャーシに機械加工された運動学的取り付け機構を介して取り付けられる。その結果、光学系を整列させるために調整可能な光学マウントまたは他の同様の調整は必要ない。図51は、一体型光学シャーシ、およびその一体型のCNC機械加工されたカバーの写真である。   [00285] FIG. 49 is a perspective view of a bench top system without component labels, and FIG. 50 is a perspective view with components labeled. It should be noted that the optical chassis of the illustrated benchtop system is formed by computer numerical control (CNC) machining of its internal and external features from an aluminum solid billet. This provides a very stable and precise optical chassis, and all critical components that require precise alignment are attached to the chassis via a kinematic attachment mechanism. As a result, no adjustable optical mount or other similar adjustment is required to align the optics. FIG. 51 is a photograph of an integrated optical chassis and its integrated CNC machined cover.

[00286]前述の発明は、理解を明確にする目的のために、例示および例によってある程度詳細に説明されているが、添付の特許請求の範囲の要旨または範囲から逸脱することなく、特定の変更および修正が行われ得ることは、本発明の教示に照らして当業者には容易に明らかである。   [00286] While the foregoing invention has been described in some detail by way of illustration and example for purposes of clarity of understanding, certain changes may be made without departing from the spirit or scope of the appended claims. And it will be readily apparent to those skilled in the art in light of the teachings of the present invention that modifications may be made.

[00287]したがって、前述は、単に本発明の原理を例示するだけである。当業者が、本明細書に明示的に説明または図示されていないが、本発明の原理を具体化し、その要旨および範囲内に含まれる様々な構成を考案できることは理解されよう。さらに、本明細書に列挙されているすべての例および条件付き言語は、主として、本発明の原理と、本発明者らによって本技術を進歩させるために寄与される概念とを理解する上で読者を助けることが意図されており、そのように具体的に列挙された例および条件に限定されるものではないと解釈されるべきである。さらに、本発明の原理および態様ならびにそれらの特定の例を列挙する本明細書におけるすべての記述は、その構造的均等物と機能的均等物の両方を包含することが意図されている。加えて、そのような均等物は、現在知られている均等物と、将来に開発される均等物、すなわち、構造にかかわらず同じ機能を実行する任意の開発された要素の両方を含む。本発明の範囲は、したがって、本明細書に示され説明された例示的な態様に限定されることを意図されない。むしろ、本発明の範囲および要旨は、添付の特許請求の範囲によって具体化される。   [00287] Thus, the foregoing merely illustrates the principles of the invention. It will be appreciated that those skilled in the art may devise various configurations that embody the principles of the invention and fall within the spirit and scope thereof, although not explicitly described or illustrated herein. Further, all examples and conditional languages listed herein are primarily intended to help readers understand the principles of the invention and the concepts that contribute to the advancement of the technology by the inventors. And should not be construed as limited to the examples and conditions specifically listed as such. Furthermore, all statements herein reciting principles and aspects of the invention and specific examples thereof are intended to encompass both structural and functional equivalents thereof. In addition, such equivalents include both currently known equivalents and equivalents developed in the future, ie, any developed element that performs the same function regardless of structure. The scope of the present invention is therefore not intended to be limited to the exemplary embodiments shown and described herein. Rather, the scope and spirit of the invention is embodied by the appended claims.

Claims (72)

感知面を備えるセンサであって、前記センサが、
第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、
第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成された、センサ。
A sensor comprising a sensing surface, the sensor comprising:
Directing a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence;
A sensor configured to direct a second optical signal to interact with the sensing surface at a second angle of incidence.
前記センサが複数のファセットを備える、請求項1に記載のセンサ。   The sensor of claim 1, wherein the sensor comprises a plurality of facets. 前記センサが円錐台状の凹形状を有する、請求項1に記載のセンサ。   The sensor according to claim 1, wherein the sensor has a truncated conical concave shape. 前記センサが、内部表面上の複数のファセットと、外部表面上の複数のファセットとを備える、請求項3に記載のセンサ。   The sensor of claim 3, wherein the sensor comprises a plurality of facets on an inner surface and a plurality of facets on an outer surface. 前記センサが、前記内部表面上の2つのファセットと、前記外部表面上の4つのファセットとを備える、請求項4に記載のセンサ。   The sensor of claim 4, wherein the sensor comprises two facets on the inner surface and four facets on the outer surface. 前記感知面が前記センサの中央部に配置された、請求項1に記載のセンサ。   The sensor according to claim 1, wherein the sensing surface is disposed at a central portion of the sensor. 前記感知面が、被覆領域と非被覆領域とを備える、請求項1に記載のセンサ。   The sensor of claim 1, wherein the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area. 前記被覆領域が、貴金属を備える半透明膜を備える、請求項7に記載のセンサ。   The sensor according to claim 7, wherein the covered region comprises a translucent film comprising a noble metal. 前記貴金属が、金、銀、アルミニウム、白金、またはパラジウムである、請求項8に記載のセンサ。   The sensor according to claim 8, wherein the noble metal is gold, silver, aluminum, platinum, or palladium. 前記半透明膜が、約0.5nm〜約200nmの範囲の厚さを有する、請求項8に記載のセンサ。   The sensor of claim 8, wherein the translucent film has a thickness in the range of about 0.5 nm to about 200 nm. 前記半透明膜が、約45nm〜約50nmの厚さを有する、請求項10に記載のセンサ。   The sensor of claim 10, wherein the translucent film has a thickness of about 45 nm to about 50 nm. 前記被覆領域が、前記センサと半透明膜との間に配置された接着層を備える、請求項7に記載のセンサ。   The sensor according to claim 7, wherein the covered region comprises an adhesive layer disposed between the sensor and the translucent film. 前記接着層が、約0.5nm〜約200nmの範囲の厚さを有する、請求項12に記載のセンサ。   The sensor of claim 12, wherein the adhesive layer has a thickness in the range of about 0.5 nm to about 200 nm. 前記接着層が、約45nm〜約50nmの範囲の厚さを有する、請求項12に記載のセンサ。   The sensor of claim 12, wherein the adhesive layer has a thickness in the range of about 45 nm to about 50 nm. 前記接着層が、クロム、二酸化チタン、一酸化チタン、二酸化ケイ素、および一酸化ケイ素から選択された材料を備える、請求項12に記載のセンサ。   The sensor of claim 12, wherein the adhesive layer comprises a material selected from chromium, titanium dioxide, titanium monoxide, silicon dioxide, and silicon monoxide. 前記接着層が、前記センサの屈折率とは異なる屈折率を有する、請求項12に記載のセンサ。   The sensor according to claim 12, wherein the adhesive layer has a refractive index different from that of the sensor. 前記第1の入射角が、約40度〜約70度の範囲である、請求項1に記載のセンサ。   The sensor of claim 1, wherein the first angle of incidence ranges from about 40 degrees to about 70 degrees. 前記第1の入射角が、約40度〜約45度の範囲である、請求項17に記載のセンサ。   The sensor of claim 17, wherein the first angle of incidence ranges from about 40 degrees to about 45 degrees. 前記第1の入射角が約42度である、請求項18に記載のセンサ。   The sensor of claim 18, wherein the first angle of incidence is about 42 degrees. 前記第2の入射角が、約40度〜約70度の範囲である、請求項1に記載のセンサ。   The sensor of claim 1, wherein the second angle of incidence ranges from about 40 degrees to about 70 degrees. 前記第2の入射角が、約62度〜約67度の範囲である、請求項20に記載のセンサ。   21. The sensor of claim 20, wherein the second angle of incidence is in the range of about 62 degrees to about 67 degrees. 前記第2の入射角が約64度である、請求項21に記載のセンサ。   The sensor of claim 21, wherein the second angle of incidence is about 64 degrees. 前記センサが滅菌に適合された、請求項1に記載のセンサ。   The sensor of claim 1, wherein the sensor is adapted for sterilization. 光学シャーシをさらに備え、前記光学シャーシが、
光信号生成構成要素と、
検出構成要素と、
プロセッサと、
コントローラと、
コンピュータ可読媒体とを備え、前記コンピュータ可読媒体は、
前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第1の臨界角信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第1の臨界角信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第1の臨界角信号の最大値のピクセル位置を決定させ、
第2の臨界角信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第2の臨界角信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第2の臨界角信号の最大値のピクセル位置を決定させ、
臨界角デルタピクセル値を決定するために前記第1および第2の臨界角信号の最大値の前記ピクセル位置を比較させる命令を備えるものである、請求項1から23のいずれか1項に記載のセンサ。
An optical chassis, the optical chassis comprising:
An optical signal generation component; and
A detection component; and
A processor;
A controller,
A computer-readable medium, the computer-readable medium comprising:
When executed by the processor, the controller
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first critical angle signal;
Generating an image of the first critical angle signal using the detection component;
Determining a pixel position of a maximum value of the first critical angle signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a second critical angle signal;
Generating an image of the second critical angle signal using the detection component;
Determining a pixel position of a maximum value of the second critical angle signal on the generated image;
24. The method according to any one of claims 1 to 23, comprising instructions for comparing the pixel positions of the maximum values of the first and second critical angle signals to determine a critical angle delta pixel value. Sensor.
前記感知面が、被覆領域と非被覆領域とを備え、前記第1および第2の臨界角信号が、前記非被覆領域から生成される、請求項24に記載のセンサ。   25. The sensor of claim 24, wherein the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area, and the first and second critical angle signals are generated from the uncovered area. 光学シャーシをさらに備え、前記光学シャーシが、
光信号生成構成要素と、
検出構成要素と、
プロセッサと、
コントローラと、
コンピュータ可読媒体とを備え、前記コンピュータ可読媒体は、
前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第1の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第1のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第1のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第2の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第2のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第1のSPRデルタピクセル値を決定するために前記第1および第2のSPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較させる命令を備えるものである、請求項1から23のいずれか1項に記載のセンサ。
An optical chassis, the optical chassis comprising:
An optical signal generation component; and
A detection component; and
A processor;
A controller,
A computer-readable medium, the computer-readable medium comprising:
When executed by the processor, the controller
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the first SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the first SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a second surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the second SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel position of the second SPR signal on the generated image;
24. The method of any one of claims 1 to 23, comprising instructions for comparing the pixel positions of the minimum values of the first and second SPR signals to determine a first SPR delta pixel value. The sensor described.
前記コンピュータ可読媒体が、前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第3の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第3のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第3のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第4のSPR信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第4の表面プラズモン共鳴(SPR)信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第2のSPRデルタピクセル値を決定するために前記第3および第4のSPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較させる命令をさらに備える、請求項26に記載のセンサ。
When the computer readable medium is executed by the processor, the controller
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a third surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the third SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the third SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a fourth SPR signal;
Generating an image of the fourth surface plasmon resonance (SPR) signal using the detection component;
Determining a minimum pixel position of the fourth SPR signal on the generated image;
27. The sensor of claim 26, further comprising instructions for comparing the pixel locations of the minimum values of the third and fourth SPR signals to determine a second SPR delta pixel value.
前記感知面が、被覆領域と非被覆領域とを備え、前記SPR信号が、前記被覆領域から生成される、請求項26または27に記載のセンサ。   28. A sensor according to claim 26 or 27, wherein the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area, and the SPR signal is generated from the covered area. 前記コンピュータ可読媒体が、前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第1の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面の被覆領域と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第1のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第1のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第2の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第2のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第1のSPRデルタピクセル値を決定するために前記第1および第2のSPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較させる命令をさらに備える、請求項24に記載のセンサ。
When the computer readable medium is executed by the processor, the controller
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with a coverage region of the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the first SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the first SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a second surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the second SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel position of the second SPR signal on the generated image;
25. The sensor of claim 24, further comprising instructions for comparing the pixel positions of the minimum values of the first and second SPR signals to determine a first SPR delta pixel value.
前記コンピュータ可読媒体が、前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第3のSPR信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第3のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第3のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第4のSPR信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第4のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第2のSPRデルタピクセル値を決定するために前記第3および第4のSPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較させる命令をさらに備える、請求項29に記載のセンサ。
When the computer readable medium is executed by the processor, the controller
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a third SPR signal;
Generating an image of the third SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the third SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a fourth SPR signal;
Generating an image of the fourth SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel position of the fourth SPR signal on the generated image;
30. The sensor of claim 29, further comprising instructions for comparing the pixel locations of the minimum values of the third and fourth SPR signals to determine a second SPR delta pixel value.
前記光信号生成構成要素が、レーザまたは発光ダイオード(LED)を備える、請求項24から30のいずれか1項に記載のセンサ。   31. A sensor according to any one of claims 24 to 30, wherein the optical signal generating component comprises a laser or a light emitting diode (LED). 前記レーザまたはLEDが、可視光または赤外光を放射する、請求項31に記載のセンサ。   32. A sensor according to claim 31, wherein the laser or LED emits visible or infrared light. 前記レーザまたはLEDが、約400nm〜約1000nmの範囲の波長を有する光を放射する、請求項32に記載のセンサ。   35. The sensor of claim 32, wherein the laser or LED emits light having a wavelength in the range of about 400 nm to about 1000 nm. 前記レーザまたはLEDが、約855nmの波長を有する光を放射するように構成された、請求項33に記載のセンサ。   34. The sensor of claim 33, wherein the laser or LED is configured to emit light having a wavelength of about 855 nm. 前記レーザまたはLEDが、約950nmの波長を有する光を放射するように構成された、請求項33に記載のセンサ。   34. The sensor of claim 33, wherein the laser or LED is configured to emit light having a wavelength of about 950 nm. 前記光学シャーシが、1つまたは複数の光信号操作構成要素をさらに備える、請求項24から35のいずれか1項に記載のセンサ。   36. A sensor according to any one of claims 24 to 35, wherein the optical chassis further comprises one or more optical signal manipulation components. 前記検出構成要素が画像センサを備える、請求項24から36のいずれか1項に記載のセンサ。   37. A sensor according to any one of claims 24 to 36, wherein the detection component comprises an image sensor. 前記画像センサが、電荷結合デバイス(CCD)カメラ、またはサイエンティフィック相補型金属酸化膜半導体(sCMOS)カメラである、請求項37に記載のセンサ。   38. The sensor of claim 37, wherein the image sensor is a charge coupled device (CCD) camera or a scientific complementary metal oxide semiconductor (sCMOS) camera. 前記画像センサが、アクティブピクセルセンサ(APS)である、請求項37に記載のセンサ。   38. The sensor of claim 37, wherein the image sensor is an active pixel sensor (APS). 前記センサを前記光学シャーシに取り外し可能に結合するように構成された複数の保持取り付け具をさらに備える、請求項24から39のいずれか1項に記載のセンサ。   40. The sensor of any one of claims 24 to 39, further comprising a plurality of retention fixtures configured to removably couple the sensor to the optical chassis. 前記センサを前記光学シャーシに整列させるように構成された整列構成要素をさらに備える、請求項24から39のいずれか1項に記載のセンサ。   40. The sensor of any one of claims 24 to 39, further comprising an alignment component configured to align the sensor with the optical chassis. 前記整列構成要素が、テーパ付きセンタリング構成要素を備える、請求項41に記載のセンサ。   42. The sensor of claim 41, wherein the alignment component comprises a tapered centering component. 複数の運動学的取り付け構成要素をさらに備える、請求項24から39のいずれか1項に記載のセンサ。   40. A sensor according to any one of claims 24 to 39, further comprising a plurality of kinematic attachment components. (i)非被覆領域を備える感知面を備えるセンサと、ここにおいて、前記センサが、
第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、
第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成されるものであり、
(ii)
光学シャーシであって、
光信号生成構成要素と、
検出構成要素と、
プロセッサと、
コントローラと、
コンピュータ可読媒体と、を備える光学シャーシを備え、
前記コンピュータ可読媒体は、前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第1の臨界角信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第1の臨界角信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第1の臨界角信号のピクセル位置を決定させ、
第2の臨界角信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第2の臨界角信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第2の臨界角信号のピクセル位置を決定させ、
臨界角デルタピクセル値を決定するために前記第1および第2の臨界角信号の前記ピクセル位置を比較させる命令を備えるものである、
システム。
(I) a sensor comprising a sensing surface comprising an uncovered region, wherein the sensor is
Directing a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence;
Configured to direct a second optical signal to interact with the sensing surface at a second angle of incidence;
(Ii)
An optical chassis,
An optical signal generation component; and
A detection component; and
A processor;
A controller,
An optical chassis comprising a computer readable medium,
When the computer-readable medium is executed by the processor, the computer
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first critical angle signal;
Generating an image of the first critical angle signal using the detection component;
Determining a pixel position of the first critical angle signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a second critical angle signal;
Generating an image of the second critical angle signal using the detection component;
Determining a pixel location of the second critical angle signal on the generated image;
Instructions for comparing the pixel positions of the first and second critical angle signals to determine a critical angle delta pixel value;
system.
前記感知面が、被覆領域と非被覆領域とを備え、前記第1および第2の臨界角信号が、前記非被覆領域から生成される、請求項44に記載のシステム。   45. The system of claim 44, wherein the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area, and the first and second critical angle signals are generated from the uncovered area. (i)被覆領域を備える感知面を備えるセンサと、ここにおいて、前記センサが、
第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の光信号を導き、
第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の光信号を導くように構成されるものであり、
(ii)
光学シャーシであって、
光信号生成構成要素と、
検出構成要素と、
プロセッサと、
コントローラと、
コンピュータ可読媒体と、を備える光学シャーシを備え、
前記コンピュータ可読媒体は、前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第1の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第1のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第1のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第2の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第2のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
SPRデルタピクセル値を決定するために前記第1および第2のSPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較させる命令を備えるものである、
システム。
(I) a sensor comprising a sensing surface comprising a covered region, wherein the sensor is
Directing a first optical signal to interact with the sensing surface at a first angle of incidence;
Configured to direct a second optical signal to interact with the sensing surface at a second angle of incidence;
(Ii)
An optical chassis,
An optical signal generation component; and
A detection component; and
A processor;
A controller,
An optical chassis comprising a computer readable medium,
When the computer-readable medium is executed by the processor, the computer
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the first SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the first SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a second surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the second SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel position of the second SPR signal on the generated image;
Comprising instructions for comparing the pixel positions of the minimum values of the first and second SPR signals to determine an SPR delta pixel value;
system.
前記コンピュータ可読媒体が、前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第3の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第3のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第3のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第4の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第4のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第2のSPRデルタピクセル値を決定するために前記第3および第4のSPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較させる命令をさらに備える、請求項46に記載のシステム。
When the computer readable medium is executed by the processor, the controller
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a third surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the third SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the third SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a fourth surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the fourth SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel position of the fourth SPR signal on the generated image;
47. The system of claim 46, further comprising instructions for comparing the pixel positions of the minimum values of the third and fourth SPR signals to determine a second SPR delta pixel value.
前記感知面が、被覆領域と非被覆領域とを備え、前記SPR信号が、前記被覆領域から生成される、請求項46または47に記載のシステム。   48. The system of claim 46 or 47, wherein the sensing surface comprises a covered area and an uncovered area, and the SPR signal is generated from the covered area. 前記コンピュータ可読媒体が、前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第1の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面の前記被覆領域と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第1のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第1のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第2の表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第2のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第2のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第1のSPRデルタピクセル値を決定するために前記生成された画像上の前記第1および第2のSPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較させる命令をさらに備える、請求項45に記載のシステム。
When the computer readable medium is executed by the processor, the controller
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the coated region of the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the first SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the first SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a second surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of the second SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel position of the second SPR signal on the generated image;
46. The method of claim 45, further comprising instructions for comparing the pixel locations of the minimum values of the first and second SPR signals on the generated image to determine a first SPR delta pixel value. system.
前記コンピュータ可読媒体が、前記プロセッサによって実行されたとき、前記コントローラに、
第3のSPR信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第3のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第3のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第4のSPR信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導かせ、
前記検出構成要素を使用して前記第4のSPR信号の画像を生成させ、
前記生成された画像上の前記第4のSPR信号の最小値のピクセル位置を決定させ、
第2のSPRデルタピクセル値を決定するために前記第3および第4のSPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較させる命令をさらに備える、請求項49に記載のシステム。
When the computer readable medium is executed by the processor, the controller
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a third SPR signal;
Generating an image of the third SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the third SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a fourth SPR signal;
Generating an image of the fourth SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel position of the fourth SPR signal on the generated image;
50. The system of claim 49, further comprising instructions for comparing the pixel locations of the minimum values of the third and fourth SPR signals to determine a second SPR delta pixel value.
前記センサが、前記光学シャーシに取り外し可能に結合されるように構成された、請求項44から50のいずれか1項に記載のシステム。   51. A system according to any one of claims 44 to 50, wherein the sensor is configured to be removably coupled to the optical chassis. 前記システムがベンチトップシステムである、請求項44から51のいずれか1項に記載のシステム。   52. A system according to any one of claims 44 to 51, wherein the system is a bench top system. 前記システムがハンドヘルドシステムである、請求項44から51のいずれか1項に記載のシステム。   52. A system according to any one of claims 44 to 51, wherein the system is a handheld system. サンプルの浸透圧を決定するための方法であって、前記方法が、
請求項46から53のいずれか1項に記載のシステムの感知面を基準媒体と接触させることと、
第1の基準表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、
前記検出構成要素を用いて第1の基準SPR信号の画像を生成することと、
前記生成された画像上の前記第1の基準SPR信号の最小値のピクセル位置を決定することと、
第2の基準SPR信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導くことと、
前記検出構成要素を用いて前記第2の基準SPR信号の画像を生成することと、
前記生成された画像上の前記第2の基準SPR信号の最小値のピクセル位置を決定することと、
基準媒体SPRデルタピクセル値を決定するために前記第1および第2の基準SPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較することと、
前記感知面を前記サンプルと接触させることと、
第1のテストSPR信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、
前記検出構成要素を用いて前記第1のテストSPR信号の画像を生成することと、
前記生成された画像上の前記第1のテストSPR信号の最小値のピクセル位置を決定することと、
第2のテストSPR信号を生成するために前記第2の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導くことと、
前記生成された画像上の前記第2のテストSPR信号の最小値のピクセル位置を決定することと、
テスト媒体SPRデルタピクセル値を決定するために前記第1および第2のテストSPR信号の前記最小値の前記ピクセル位置を比較することと、
第1の補正デルタピクセル値を生成するために前記基準媒体SPRデルタピクセル値を前記テスト媒体SPRデルタピクセル値と比較することと、
前記サンプルの前記浸透圧を決定するために前記第1の補正デルタピクセル値を較正データセットと比較することと
を備える方法。
A method for determining the osmotic pressure of a sample, said method comprising:
Contacting the sensing surface of the system of any one of claims 46 to 53 with a reference medium;
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first reference surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of a first reference SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the first reference SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a second reference SPR signal;
Generating an image of the second reference SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the second reference SPR signal on the generated image;
Comparing the pixel position of the minimum value of the first and second reference SPR signals to determine a reference medium SPR delta pixel value;
Contacting the sensing surface with the sample;
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a first test SPR signal;
Generating an image of the first test SPR signal using the detection component;
Determining a minimum pixel location of the first test SPR signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the second angle of incidence to generate a second test SPR signal;
Determining a minimum pixel location of the second test SPR signal on the generated image;
Comparing the pixel locations of the minimum values of the first and second test SPR signals to determine a test media SPR delta pixel value;
Comparing the reference media SPR delta pixel value with the test media SPR delta pixel value to generate a first corrected delta pixel value;
Comparing the first corrected delta pixel value with a calibration data set to determine the osmotic pressure of the sample.
前記感知面を前記基準媒体と接触させることと、
第1の臨界角信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、
前記検出構成要素を用いて前記第1の臨界角信号の画像を生成することと、
前記生成された画像上の前記第1の臨界角信号の最大値のピクセル位置を決定することと、
第2の臨界角信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第2の波長を有する光信号を導くことと、
前記検出構成要素を用いて前記第2の臨界角信号の画像を生成することと、
前記生成された画像上の前記第2の臨界角信号の最大値のピクセル位置を決定することと、
臨界角デルタピクセル値を決定するために前記第1および第2の臨界角信号の前記最大値の前記ピクセル位置を比較することと、
第2の補正デルタピクセル値を決定するために前記第1の補正デルタピクセル値を前記臨界角デルタピクセル値と比較することと、
前記サンプルの前記浸透圧を決定するために前記第2の補正デルタピクセル値を較正データセットと比較することと
をさらに備える、請求項54に記載の方法。
Contacting the sensing surface with the reference medium;
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first critical angle signal;
Generating an image of the first critical angle signal using the detection component;
Determining a pixel position of a maximum value of the first critical angle signal on the generated image;
Directing an optical signal having a second wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a second critical angle signal;
Generating an image of the second critical angle signal using the detection component;
Determining a pixel position of a maximum value of the second critical angle signal on the generated image;
Comparing the pixel position of the maximum value of the first and second critical angle signals to determine a critical angle delta pixel value;
Comparing the first corrected delta pixel value with the critical angle delta pixel value to determine a second corrected delta pixel value;
55. The method of claim 54, further comprising comparing the second corrected delta pixel value to a calibration data set to determine the osmotic pressure of the sample.
前記第1および第2の基準SPR信号ならびに前記第1および第2の臨界角信号の前記画像が、単一の画像フレーム内にキャプチャされる、請求項55に記載の方法。   56. The method of claim 55, wherein the images of the first and second reference SPR signals and the first and second critical angle signals are captured in a single image frame. 外部環境補正デルタピクセル値を生成するために前記第1または第2の補正デルタピクセル値を外部環境パラメータと比較することと、
前記サンプルの前記浸透圧を決定するために前記外部環境補正デルタピクセル値を較正データセットと比較することと
をさらに備える、請求項54から56のいずれか1項に記載の方法。
Comparing the first or second corrected delta pixel value with an external environment parameter to generate an external environment corrected delta pixel value;
57. The method of any one of claims 54 to 56, further comprising comparing the external environment correction delta pixel value to a calibration data set to determine the osmotic pressure of the sample.
前記外部環境パラメータが、温度と、圧力と、湿度とを備えるグループから選択される、請求項57に記載の方法。   58. The method of claim 57, wherein the external environmental parameter is selected from the group comprising temperature, pressure, and humidity. センサの品質パラメータを検証するための方法であって、方法が、
請求項46から53のいずれか1項に記載のシステムの感知面を基準媒体と接触させることと、
第1の基準表面プラズモン共鳴(SPR)信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、
前記検出構成要素を用いて第1の基準SPR信号の画像を生成することと、
前記第1の基準SPR信号の1つまたは複数の特性を決定することと、
前記センサの前記品質パラメータを検証するために前記第1の基準SPR信号の前記1つまたは複数の特性を較正データセットと比較することと
を備える方法。
A method for verifying a quality parameter of a sensor, the method comprising:
Contacting the sensing surface of the system of any one of claims 46 to 53 with a reference medium;
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first reference surface plasmon resonance (SPR) signal;
Generating an image of a first reference SPR signal using the detection component;
Determining one or more characteristics of the first reference SPR signal;
Comparing the one or more characteristics of the first reference SPR signal with a calibration data set to verify the quality parameter of the sensor.
前記センサの前記品質パラメータが、前記感知面上に配置された半透明膜の厚さと、前記感知面上に配置された接着層の厚さと、前記感知面上に配置された半透明膜中の材料の純度と、前記感知面上に配置された接着層中の材料の純度とを備えるグループから選択される、請求項59に記載の方法。   The quality parameters of the sensor are the thickness of the translucent film disposed on the sensing surface, the thickness of the adhesive layer disposed on the sensing surface, and the thickness of the translucent film disposed on the sensing surface. 60. The method of claim 59, selected from the group comprising material purity and material purity in an adhesive layer disposed on the sensing surface. 前記第1の基準SPR信号の前記特性が、前記第1の基準SPR信号のコントラスト値、形状、または寸法を備えるグループから選択される、請求項59に記載の方法。   60. The method of claim 59, wherein the characteristic of the first reference SPR signal is selected from a group comprising a contrast value, shape, or dimension of the first reference SPR signal. センサの品質パラメータを検証するための方法であって、前記方法が、
請求項44、45、または49から53のいずれか1項に記載のシステムの感知面を基準媒体と接触させることと、
第1の基準臨界角信号を生成するために前記第1の入射角で前記感知面と相互作用するように第1の波長を有する光信号を導くことと、
前記検出構成要素を用いて前記第1の基準臨界角信号の画像を生成することと、
前記第1の基準臨界角信号の1つまたは複数の特性を決定することと、
前記センサの前記品質パラメータを検証するために前記第1の基準臨界角信号の前記1つまたは複数の特性を較正データセットと比較することと
を備える方法。
A method for verifying a quality parameter of a sensor, said method comprising:
Contacting the sensing surface of the system of any one of claims 44, 45, or 49 to 53 with a reference medium;
Directing an optical signal having a first wavelength to interact with the sensing surface at the first angle of incidence to generate a first reference critical angle signal;
Generating an image of the first reference critical angle signal using the detection component;
Determining one or more characteristics of the first reference critical angle signal;
Comparing the one or more characteristics of the first reference critical angle signal with a calibration data set to verify the quality parameter of the sensor.
前記センサの前記品質パラメータが、前記感知面上に配置された半透明膜の厚さと、前記感知面上に配置された接着層の厚さと、前記感知面上に配置された半透明膜中の材料の純度と、前記感知面上に配置された接着層中の材料の純度とを備えるグループから選択される、請求項62に記載の方法。   The quality parameters of the sensor are the thickness of the translucent film disposed on the sensing surface, the thickness of the adhesive layer disposed on the sensing surface, and the thickness of the translucent film disposed on the sensing surface. 63. The method of claim 62, selected from the group comprising material purity and material purity in an adhesive layer disposed on the sensing surface. 第1の基準臨界角信号の特性は、前記第1の基準臨界角信号のコントラスト値、形状、または寸法を備えるグループから選択される、請求項62に記載の方法。   64. The method of claim 62, wherein a characteristic of the first reference critical angle signal is selected from the group comprising a contrast value, shape, or dimension of the first reference critical angle signal. 前記第1の波長を有する光信号および第2の波長を有する光信号が、同時に前記感知面と相互作用するように導かれる、請求項54から64のいずれか1項に記載の方法。   65. A method according to any one of claims 54 to 64, wherein the optical signal having the first wavelength and the optical signal having a second wavelength are directed to interact with the sensing surface at the same time. 前記第1の波長を有する光信号および前記第2の波長を有する光信号が、ゲーテッド方式で前記感知面と相互作用するように導かれる、請求項54から64のいずれか1項に記載の方法。   65. A method according to any one of claims 54 to 64, wherein the optical signal having the first wavelength and the optical signal having the second wavelength are directed to interact with the sensing surface in a gated fashion. . 前記較正データセットが、前記システムのプロセッサの読出し専用メモリ内に記憶される、請求項54から66のいずれか1項に記載の方法。   67. A method according to any one of claims 54 to 66, wherein the calibration data set is stored in a read only memory of a processor of the system. 前記基準媒体が空気であり、サンプルが涙液である、請求項54から67のいずれか1項に記載の方法。   68. A method according to any one of claims 54 to 67, wherein the reference medium is air and the sample is tear fluid. 前記方法が実行されている間、前記涙液が被験者の眼に接触したままである、請求項68に記載の方法。   69. The method of claim 68, wherein the tear remains in contact with the subject's eye while the method is being performed. 前記第1の入射角が約40度〜約45度の範囲であり、前記第2の入射角が約62度〜約67度の範囲である、請求項54から69のいずれか1項に記載の方法。   70. The method of any one of claims 54 to 69, wherein the first angle of incidence is in the range of about 40 degrees to about 45 degrees and the second angle of incidence is in the range of about 62 degrees to about 67 degrees. the method of. 前記第1の入射角が約42度であり、前記第2の入射角が約64度である、請求項70に記載の方法。   71. The method of claim 70, wherein the first angle of incidence is about 42 degrees and the second angle of incidence is about 64 degrees. 前記第1の波長が約855nmであり、前記第2の波長が約950nmである、請求項54から71のいずれか1項に記載の方法。   72. The method of any one of claims 54 to 71, wherein the first wavelength is about 855 nm and the second wavelength is about 950 nm.
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